Коллективом учёных и инженеров Политехнического института Южно-Уральского государственного университета, в рамках Проекта 5-100 разработаны высокоиспользованные бесколлекторные электродвигатели для аэрокосмической техники.
Принцип действия такого двигателя следующий: на вращающейся части двигателя – роторе, располагается система постоянных высокоэффективных магнитов на редкоземельных элементах, а на статоре располагается система токопроводящих катушек. При переключении тока в этих катушках магниты начинают догонять бегущее поле и увлекать за собой ротор.
?Международная корпорация Siemens, добилась следующих показателей: 5 киловатт электрической мощности на 1 килограмм активной массы электромагнитной системы. Для применения в транспортных системах, в авиации и ракетостроении такие показатели выглядят весьма привлекательно. В частности, ведутся разработки легкомоторных самолетов, вертолетов с использованием электродвигателей в качестве привода основного движителя. Все дроны и квадрокоптеры, электровертолеты сейчас имеют в качестве основного привода движения подобные электродвигатели. Встает вопрос об увеличении мощности таких машин, внедрении их в пилотируемую авиацию. Особенность нашего двигателя в том, что он имеет мощность 3 киловатта и массу активной системы порядка 750 грамм. Эти показатели весьма высоки и сопоставимы с характеристиками корпорации Siemens?, – рассказывает о разработке сотрудник Управления научной и инновационной деятельности Южно-Уральского государственного университета Виктор Федоров.
Таких результатов удалось добиться за счет применения уплотнённой компоновки двигателя, обеспеченной использованием технологии 3D-печати для создания электрических обмоток из лёгкого сплава с токопроводом переменного сечения. ?Технические решения, использованные в конструкции двигателя, в настоящее время патентуются.
Одно из преимуществ электродвигателя – надежность. При сравнении количества деталей, входящих в двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель такой же мощности, можно заметить, что у последнего только две детали – ротор и статор. У поршневого двигателя же на порядок больше подвижных деталей. При использовании электродвигателей в сочетании с высокоэффективными источниками электрической энергии, электротяга начинает опережать по своим характеристикам другие, в первую очередь именно по надежности.
Кроме того, использование электродвигателей более экологично. В Европе сейчас реализуется межгосударственная программа ?Green Sky?, в рамках которой отрабатывается технология применения электродвигателей в авиации. Такое решение позволяет повысить экологичность и надежность авиационной техники.
Разработка выполнена группой, в составе которой доцент кафедры ?Летательные аппараты? Аэрокосмического факультета Андрей Согрин, научный сотрудник Управления научной и инновационной деятельности Павел Лыков и инженера кафедры ?Мехатроника? Виталий Варкентин, под руководством доцента кафедры ?Летательные аппараты? Аэрокосмического факультета, заместителя директора Политехнического Института по научной работе Виктора Фёдорова.