Elektromekanik enerji depolama, modern mechatronic sistemlerinin temel taşı haline geldi, elektrik ve mekanik alanları bir güçle dolu bir ilkbaharda hız, hassas ve güvenilir bir şekilde şarj edilebilir bir şekilde optimize etmek için fabrika robotları ve elektriksel aletlerden, betonarme ve mikro ölçekli tıbbi implantlar, üretim ve akıllı kontrol algoritmalarının bu kadar basitleştirici enerjiyi geleneksel sınırların ötesinde yoğunlaştırması ve daha uzun süre boyunca verimli bir şekilde verimli bir şekilde dağıtması.

Elektromekanik Depolamanın Fizik ve İlkeleri

Temelde, elektromekanik enerji depolama, elektrik enerjisini mekanik potansiyel veya kinetik enerjiye dönüştürür, ihtiyaç duyana kadar onu tutar.Reformasyon genellikle bir motor veya optiği ile oluşur - bu işlem elektronik olarak şarj eder, veya bir sinek kutusu veya ısıtılır.

Kimyasal piller veya süper kapasitetörlerin aksine, elektromekanik depolama son derece yüksek güç kesintileri sunar - on kW /kg - ve bu nedenle enerjiyi milisaniyelere doğru serbest bırakabilir.Bu, hızlı bir şekilde hızlanması, şok absorpsiyon veya kısa vadeli güç bridgingsi gerektiren uygulamalar için vazgeçilmez hale getirir. ancak, mekanik doğa şu anda zorluklara izin verir: malzeme yorgunluk, yataktaj, aerodinamik kayıplar ve titreşim.

Kompozit malzemeler ve nanoyapılarda parçalanır

En etkili geliştirme sürücüsü gelişmiş kompozit malzemelerin benimsenmesi olmuştur. Geleneksel çelik ilkbaharlar ve alüminyum uçlu rotorlar, karbon fiber-reinforced polimerlere (CFRP), cam-fiber kompozitleri ve hatta grafiklere sahip olan bu malzemeler 2 g/cm3'ün altında beş tane daha fazla kuvvete ulaşırken, belirli enerji tasarrufu sağlayan nano-fiber-reinforced polimerleri (FESS) kullanarak yüksek çözünürlükte hızlar elde eder.

elastik enerji depolama için, bellek alaşımları (SMAs) ve yüksek performanslı alaşımlar, Manchester'ın üniversitesi) NiTitanium (Nitinol) gibi bir toparlama işlemi, tıbbi robotlar için% 8'e kadar, geleneksel bir yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte üretilen nanoyapısal çelikler, NiTiCu gibi yüksek çözünürlükte 2 tane daha yüksek çözünürlükte bir miktar yüksek çözünürlükte daha yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bir şekilde ortaya çıkmaktadır.

Depolama bileşenlerinin Katkı İmalatı

Üretilen üretim, elektromekanik depolama elementlerinin üretimini devrime sokuyor. 3D-printed lattice ilkbaharları optimize edilmiş üstoloji ile aynı enerjiyi yarım kiloda katın ilkbaharda sabitlenebilir.Şaplak yoğunlukta, stres konsantrasyonu pürüzsüz ve yorgunluk ömrü uzatıldı.Süresel soğutma hatlarının belirli enerjilerini düzenli olarak optimize etmek için yüksek performanslı makinelere kadar azaltıcık için özel bir şekilde yüksek performanslı makinelere sahip olabilir.

Manyetik yatakları ve Vakum Enkürleri ile Uçucu Sistemleri

Flywheel teknolojisi, saatte% 0.5'den daha az şarj edilen bir rezonansa maruz kaldı - uzun süreli enerji elektroniklerine geçiş yapmak için mümkün olan 10 inçlik bir manyetik kablo ile birlikte, son derece uçan bitkilerle birlikte, kalıp uçsuz bir şekilde uçarak veya aşınma gücü[Dönemli) ile aynı şekilde, uzun vadeli bir depolama için% 0.5'den fazla kesintiye uğradı.

Vakum muhafazaları başka bir temel arkadaş teknolojisidir.Aerodinamik sürüklenmeyi sıfıra kadar azaltın, spiralli zaman, daha küçük ve daha güvenli olan, üç kat daha enerjiden daha fazla değişkenli kontrol algoritmaları, önceki çalışmalardan hızlanırken, yüksek kuvvetle kanıtlanmış olan kompozitler, manyetik kullanımlar ve vakumlu yataklar arasındaki sinerjiyi azaltır.

Akıllı Kontrol Sistemleri ve Adaptif Enerji Yönetimi

Donanım ilerlemeleri, onları kullanmak için istihbarat olmadan eksik olacaktır. Modern elektromekanik depolama cihazları, bilinen yüksek güç olayından önce bir uçlu bir şekilde entegre edilir ve makine öğrenme modelleri mikrosaniyelere karşı optimize etmek için - aktif araç süspansiyonu veya hassas montaj robotları için.Dörtücükler için bir çalışma:0.Imperial College London[Döneticileri)[Döneticileri bir çift güç etkinliğine ulaşmada bir takviye için uygulanan bir takviye cihazını azaltın.

Tahmin edici Bakım için Dijital Twins

Dijital ikizler elektromekanik depolama yönetimi için integral hale geliyor. Bir depolama sistemi sanal bir model, gerçek zamanlı sıcaklık, su geçirmez ve vibrasyon verileri ile beklenebilir, kalan yararlı yaşam ve yorgunluk çatlakları başlamadan önce bakım planlayabilir.Bu, özellikle de uzaysal ağlarda uçan bir birim, sürekli olarak fiber Bragg granülasyonlar ile kompozit rotoru takip ederek, güvenli kanallarda kalmalarını sağlayarak, güvenli bir şekilde hızlı bir şekilde hızlı bir şekilde hızlı bir şekilde ayarlayabilir.Bu, fiziksel olarak bilgili robotlarda, dijital ikizlerin, güvenli bir şekilde kontrol edilebilir bir şekilde, güvenli bir şekilde otomatik olarak güvenli bir şekilde kontrol edilebilir.

Robotik ve Otomotiv Sistemleri Uygulamaları

Robotiklerde, yüksek bant genişliğine ihtiyaç, yüksek yüklere sahip olan seri elastik aktüatörler (SEAs) ve değişken sertlik mekanizmalarının benimsenmesini sağladı.Sırık bir robot, bir motor ve dişli trenle birlikte, kuvvet kontrolü, şok toleransı ve enerji geri dönüşümlerini azaltmak için bir araya gelir.En son kullanım dışı yükleri daha yüksek yüklere sahip değildir, atomik bir robotun altüst edilmesi için mekanik bir şekilde depolamak için enerji depolamak için çalışır.

Otomotiv mechatronics, elektromekanik depolama sistemini yenidenjeneratif frenleme ve aktif süspansiyon için teşvik etti.Seksle birlikte, yüksek güç geçicilerini daha verimli bir şekilde ele geçiriyor. Formula One's Kinetic Energy Recovery System (KERS), Audi'nin eROT prototipini kullanarak karbon-fiber uçarak, yüksek enerji tasarrufuna doğru 60 kW'ı geri yüklemeye ve yüksek performanslı kaldırma sistemlerine doğru transfer ederek motora doğru hızla yükselterek elektrikli süpürgeleri artırmak için bir karbon-fiber frenleme sistemi kullandı.

Havacılık ve Mikro-Scale Uygulamaları

Uzayda, elektromekanik depolama hayatta kalma meselesidir. Uydu davranışı kontrolü reaksiyon tekerleklerine dayanıyor ve anlık gyroskoplar (CMGs) - angular momentum değişimi için uçmaktadır.Uzgunlukta yüksek hızda kompozit rotorlar kitleyi azaltmış, kritik bir maliyet sürücüsü.

Mikro ölçekte MEMS cihazları ve enerji hasatçıları mikro-harlara ve rezonans yapılarına güveniyor. Piezoelektrik hasatçıları, bir kanıt kütle ile sabitlenebilir; nonlinear MEMS ilkbaharı, araştırmacılar tarafından gösterilen, şarj etmeden hassas mikro-dostları genişletir.Forschungszentrum Jülich)

Meydanlar ve Hibrit Mimarlıklar

İlerlemeye rağmen, elektromekanik depolama temel güvenilirlik ve termal engellerle karşı karşıyadır. Yüksek hızlı uçlu sinekler karmaşık soğutma ve güvenlik kapsama gerektirir - felaket rotor başarısızlığı tüm depolamalı enerji neredeyse anında, gereksiz yere konutlar sağlar. Gelişmiş kompozitler, düzgün bir şekilde şarj etmek için tasarlanmıştır (daha iyi bir şekilde ısıtılabilir) ancak elektriksel uçarak ısıtılabilir.

Hybrid Storage Architectures

Son zamanlardaki bir sınır piller veya süper kapasitetörler ile karmatır. Tüm talepleri yerine getiren tek bir teknoloji değil: bataryalar yüksek enerji sağlar, ancak düşük enerji sağlar; sinekler ve baharlar güç ve döngü hayatındaki yüksek çözünürlükte, ancak uzun vadeli enerji tutma süresine göre düşük bir karma sistem, temel enerji için bir bataryayı kullanarak, yüksek enerjili bir hıza sahip olabilir.

Future: Nano-Malzemeler ve Bio-Inspiration

Önümüzdeki sefere, nanoteknolojinin yakınlaştırılması, katkı üretimi ve biyo-inspirasyon, yeni bir elektromekanik depolama alanı vaat ediyor. 3D-printed lattice ilkbaharları, aynı enerji depolama için optimize edilmiş üstoloji ile zaten yarı ağırlık; gradient-opted yoğunluk stresi konsantrasyonları.

Biyo-tanışlı mekanizmalar yol kazanıyor. Çimhopper'ın bacak mağazaları enerji yarı Ay'daki yarık bir kesimde, insan yapımı motorlarla uyumlu olmayan bir şekilde piyasaya çıkıyor. Mühendisler bunu, uçmış ilkbaharlarla ve latches ile bir milisaniye altında% 90'ı serbest bıraktılar - mikro-robotik bir el fenerin ucunu mükemmelleştiriyorlar, bir damlacıklı enerjiyi geri kazanarak, bir mikro-seçmiş bir şekilde şarj etmeye ilham veriyor.