Электромобиль Sumitomo Electric Industries с ВТСП двигателем
2008, Tом 5, выпуск 5
Тематика: ВТСП устройства
Компания Sumitomo Electric Industries (SEI) разработала компактный ВТСП электродвигатель и представила на его основе опытный образец автомобиля (рис. 1).
Опытный образец создавался на основе Toyota Comfort, автомобиля среднего класса очень популярного в Японии, Сингапуре и Гонконге. Двигатель внутреннего сгорания автомобиля был заменен разработанным и созданным в Sumitomo двигателем постоянного тока на основе ВТСП материалов. Размеры ВТСП двигателя составляют 0,3 м в диаметре и 0,4 м в длину; его мощность – 31 кВт при 3100 об/мин. Питание осуществляется с помощью 12-ти 12 В кислотных батарей, соединенных последовательно (полное напряжение – 144 В). Использование сверхпроводящих катушек позволяет легко получить большой крутящий момент и повышает эффективность использования энергии батареи по сравнению со стандартным электромобилем. Как сообщают разработчики, сверхпроводящий двигатель позволяет транспортному средству проехать на 10% дальше аналогичного электромобиля, использующего ту же самую батарею. Кроме того, автомобиль SEI выделяет в атмосферу на 13% меньше СО2 чем современный электроавтобус.
Двигатель создает крутящий момент в 120 НЧм при 1500 об/мин. Во время тест-драйвов автомобиль трогался с места даже на пятой передаче, что сви-детельствует о достаточности крутящего момента даже при низких оборотах ротора.
Полюса электродвигателя постоянного тока представляют собой сверхпроводящие катушки, сделанные из 240 м BSCCO ленты производства SEI, шириной 4 мм и толщиной 0,2 мм. ВТСП катушка используется как статор, в то время как медная катушка используется в качестве ротора. Статор охлаждается жидким азотом, хранящимся в 4 л резервуаре. Такого объема хладогента хватает на два часа работы. Катушка из BSCCO снабжена датчиком температуры, позволяющим контролировать криогенное состояние системы и вовремя отключать питание двигателя в случае достижения катушкой критической температуры сверхпроводника.
В своём электромобиле SEI решила использовать электродвигатель постоянного, а не переменного тока, поскольку стремилась создать опытный образец как можно скорее. Та же самая причина побудила использовать обычный медный ротор. В тоже время представители корпорации Sumitomo утверждают, что дальнейшее развитие технологии ВТСП двигателей для электромобилей и гибридов может привести к существенному уменьшению уровня напряжений и размеров двигателя.
В дальнейшем, в течение ближайших десяти лет, SEI планирует разработать технологию ВТСП двигателей для больших транспортных средств, типа автобусов и грузовиков. Оснащение электрическими двигателями крупногабаритного транспорта перспективно, поскольку они меньше простаивают и интенсивнее используются, а, кроме того, на них можно устанавливать резервуары с хладогентом достаточно большого объема. Развитие же ВТСП электродвигателей для легковых автомобилей потребует создания компактных и надежных рефрижераторов.
Компанией также рассматривается возможность объединения ВТСП двигателя с топливными ячейками, использующими водород. В такой системе, помимо топливных функций, жидкий водород будет охлаждать сверхпроводниковую установку до температур уровня 20 К, что позволит увеличить ток, проходящий через ВТСП катушку, с 200 A (при азотных температурах T » 77 К) до 1000 A.
- Superconductor Week, 22, n. 11, 1 (2008).
- По материалам сайта Sumitomo Electric In-dustries (http://www.sei.co.jp/).