近年來(lái),汽車制造商紛紛宣布了向電動(dòng)化轉(zhuǎn)型的新計(jì)劃。但除了將燃油引擎換成電機(jī),還有許多重要的事情需要完成。有趣的是,作為一家規(guī)模很小的初創(chuàng)企業(yè),H3X 就希望對(duì)電動(dòng)機(jī)展開完全集成的重新設(shè)計(jì),以達(dá)成遠(yuǎn)勝于當(dāng)前市面上所有競(jìng)品的性能目標(biāo)。
據(jù)悉,H3X 首席執(zhí)行官 Jason Sylvestre、首席技術(shù)官 Max Liben、以及首席運(yùn)營(yíng)官 Eric Maciolek,是在大學(xué)參加電動(dòng)汽車制造和賽車時(shí)相識(shí)的。在高科技和汽車行業(yè)(包括特斯拉)積累了多年經(jīng)驗(yàn)后,他們?cè)俅螢榱烁纳齐姍C(jī)的功率密度而聚到了一起。無(wú)論是電動(dòng)汽車、還是仍處于早期驗(yàn)證階段的電動(dòng)飛行器,動(dòng)力性能都是影響其走向現(xiàn)實(shí)的一大障礙。
對(duì)于無(wú)人駕駛飛行器來(lái)說(shuō),幾千瓦小時(shí)的電池是必不可少的。此外在輕型設(shè)備上,亦可適當(dāng)使用少量的 EV 電池。遺憾的是,在載重、能量密度、以及電池體積等方面,目前而難以實(shí)現(xiàn)更好的平衡,除非電機(jī)效能也迎來(lái)了巨大的飛越,這正是 H3X 所努力的方向。目前已有部分設(shè)計(jì)方案能夠?qū)⒚抗锕β手亓勘忍嵘?10~20% 左右,但 H3X 宣稱其電機(jī)性能有望達(dá)成競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的 3 倍。
為達(dá)成這一點(diǎn),通??山柚诹慵蠈?shí)現(xiàn)更高密度的整合。在某些方面,這些零件有些類似于當(dāng)前的電動(dòng)機(jī)和電力總成。通常情況下,動(dòng)力系統(tǒng)主要分為電機(jī)本身、傳動(dòng)系統(tǒng)、以及變速機(jī)構(gòu)三個(gè)部分,且它們擁有各自的殼體、以便彼此獨(dú)立地拆裝和出售。影響“三大件”整合的一大障礙,就是溫度。比如變速機(jī)構(gòu)的零件和冷卻液,可能無(wú)法在電機(jī)或動(dòng)力系統(tǒng)的工作溫度下運(yùn)行,反之亦然。
不過 H3X 團(tuán)隊(duì)選擇了一條基本上從頭開始的研發(fā)道路,以實(shí)現(xiàn)能效的最大化和體積的最小化。具體說(shuō)來(lái)是,他們并沒有簡(jiǎn)單地將逆變器盒子等組件都集成到電機(jī)外殼上。他們正在開發(fā)的,就是一種真正的集成設(shè)計(jì),但同等功率水平的競(jìng)品中都是獨(dú)一無(wú)二。其中一些改善相當(dāng)顯著(多達(dá) 50%),另一些可能少一些(10~20%),同時(shí)兼顧了技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)方面的控制。比如最近的一項(xiàng)改動(dòng),就在于電源開源硬件可在更高的溫度和更高的負(fù)載下運(yùn)行。在提升性能的同時(shí),還充分利用了基于 3D 打印的共享型冷卻基礎(chǔ)架構(gòu)。
通過新穎的純銅 3D 打印技術(shù)來(lái)制造共享式基礎(chǔ)架構(gòu),使得 H3X 能夠適應(yīng)各種定制的內(nèi)部幾何形狀,在殼體內(nèi)部署更大的冷卻裝置。同時(shí) H3X 可以將電機(jī)、變速和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)都安裝到最佳的位置,而無(wú)需擔(dān)心現(xiàn)有的螺栓式位置固定方法。
最終結(jié)果,就是 H3X 推出了首款多合一電機(jī)原型 —— HPDM-250 。其不僅體型小巧,功率重量比(13)也遠(yuǎn)超競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。巧合的是,這一數(shù)值也剛好高于中型客機(jī)的理論功率密度。
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原文標(biāo)題:三倍性能:H3X展示采用超高集成度設(shè)計(jì)的電機(jī)原型
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