Ali Pourahmad 的发明 | 类别：世界新发明 | 相关：科学发现与技术发明
强大的新型飞机电动机可在飞行过程中为电池充电！
◉ 发明：可在飞行过程中为电池充电的飞机电动机
◉ 发明人和专利所有人：Ali Pourahmad
◉ 类别：发明家的新发明
◉ 简介和目标:
在本文中，我们将简要介绍一种能够在飞行过程中为电池充电的强大电动飞机发动机的发明。
人们对电力推进的兴趣正在迅速增长，但航空业的关注度却未能如预期地跟上包括地面交通在内的其他行业的步伐。阻碍飞机使用电动机的原因之一是，其输出功率相对于电动机和储能源（电池）的重量而言过大。目前，电动机需要电池阵列作为唯一电源，这导致飞机总重量过重。这对于长途飞行来说是一个严峻的挑战，因为重量增加会导致能耗增加，而飞机电池的储能无法弥补长距离飞行的能耗。
On the other hand, the use of other current alternative methods, such as batteries connected to solar panels or battery charging via a wireless power system (WPT) with microwave transmission (MPT), is in its early stages of development and does not have a real and serious use to compensate for the reduction in the power reserve of an aircraft's battery. Although extensive research is ongoing to better develop these technologies, the reality is that it is currently not possible to use such alternatives to safely fly an aircraft over long distances, and we must wait for further technological advances in the field of using energy from sunlight or wave transmission (MPT).
◉ 发明：可在飞行过程中为电池充电的飞机电动机
◉ 发明人和专利所有人：Ali Pourahmad
◉ 类别：发明家的新发明
目前，飞机电力推进的唯一方式是使用存储在电池中的电能。在许多方面，电动机都比汽油发动机更具优势，因为它们的净能量效率高于化石燃料发动机 (ICE)。电动机的优势在于其推进所需的净能耗降低，因为电动机消耗的能量不到发电所需能量的一半（与内燃机相比）。除了能耗降低这一电动机的积极因素外，这类电动机的重量和附件也限制了推进系统类型的选择。换句话说，在选择电动机类型时，我们应该考虑一些非常重要的问题，例如电动机的功率与其重量的比值，以及电动机产生的能量与整架飞机重量的比值。
商用航空业电气化的下一个挑战，除了飞机电池的重量增加之外，就是电池充电所需的时间。例如，最大的飞机加注A-1航空燃油（一种适用于大多数涡轮动力飞机的煤油）大约需要30分钟，而如果我们将这种快速加油时间与为普通飞机充满所有电池的时间进行比较，会发现时间差达数小时！当然，目前这一挑战正在通过开发具有极快充电速度的新一代电池来解决，但电力推进系统的功率重量比仍需新的解决方案。
◉ 发明：可在飞行过程中为电池充电的飞机电动机
◉ 发明人和专利所有人：Ali Pourahmad
◉ 类别：发明家的新发明
为了克服目前电动机发电量受限（发动机与重量之比）的问题，我提出了一种新的飞机电动机结构方案。在初步计算机测试中，该方案的功率和转速是使用相同能源的同类电动机的 10 倍。虽然还需要进行更多测试才能了解这种新型发动机在不同条件下产生的扭矩的一致性，但在标准条件下，由于重量轻，这种设计在轻型飞机中使用非常高效。除了这个设计之外，我还提出了一个互补方案，即减轻电池重量并允许电池在飞行过程中充电。下面，我将简要解释这两个方案的工作原理。
◉ 发明技术描述:
正如计算机模拟（本文末尾的视频）和本文附图所示，我使用了一架（L）轻型商用飞机，将这种新型发动机安装在其机身上。如果这些发动机能够在所有条件下通过相同的测试并取得成功，那么希望通过将发动机数量增加到4台甚至6台电动机，能够为更大型的飞机（M）配备这种类型的发动机。
◉ 发明：可在飞行过程中为电池充电的飞机电动机
◉ 发明人和专利所有人：Ali Pourahmad
◉ 类别：发明家的新发明
在这个轻型飞机模型中，我使用了两台全新设计的电动机，以便产生比现有电动机更强大、更快速的扭矩。因为通过制造速度更快、功率更大的电动机，连接到电动机轴的螺旋桨将以更均匀、更连续的机械能旋转。螺旋桨的尺寸也与压力的产生直接相关。换句话说，借助电动机中更大螺旋桨的强劲快速旋转，可以通过更快旋转产生的更大压力差来飞行更重的物体。
目前大多数电动机利用磁场和线圈中电流的相互作用，以扭矩的形式产生力，并将其施加到电机轴上。这种电机虽然有诸多优点，但转子的最大转速及其向电机轴的传输速度也受到限制。这意味着转子的转速与定子产生的磁场强度成正比，产生的扭矩无法在传输到电机轴的阶段增加动能，因此，电机轴的转速与转子在定子磁场中的转速相同。这是因为转子导体内的电压会产生对定子磁极具有强吸引力的磁极，并且由于这些磁极的数量与定子磁极的数量相同，因此转子磁极的转速与定子磁极的转速相同。
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◉ 发明人和专利所有人：Ali Pourahmad
◉ 类别：发明家的新发明
根据对主电机轴旋转的计算机测试（文章末尾的视频），在将扭矩传输至输出轴的过程中，转速和功率可以提高10倍。功率和转速的提升是因为我移除了转子中部的轴，并将转子以浮动环的形式放置在一个封闭的（真空）壳体中，并在轴承上设置了一个滑动壁。该圆形盖板的大半径有助于转子每次旋转时在定子磁场中移动更大的距离。将转子放置在滑动轴承槽中可以减少摩擦并提高转子的转速，从而增加电机的扭矩。
◉ 点击下方任意图库图片即可放大：
我在转子旋转路径的外径轴上使用了混合式齿轮箱，以便在扭矩传输阶段将速度和功率提升到电机螺旋桨轮毂。此外，我通过将主齿轮连接到转子（半径相同），将旋转产生的力传递到混合齿轮箱输入端的较小齿轮。换句话说，每次产生磁场时，转子以及与其连接的齿轮都会旋转，力将传递到组合齿轮箱的轴上。这种旋转效应是由于转子磁极的极性经过定子磁场的永久磁极之前而产生的。
◉ 发明：可在飞行过程中为电池充电的飞机电动机
◉ 发明人和专利所有人：Ali Pourahmad
◉ 类别：发明家的新发明
大约每旋转 36 度，与转子相连的齿轮就会旋转混合变速箱一周。而每旋转 360 度，与转子相连的大齿轮就会旋转混合变速箱的轴 10 圈。这种旋转传递到与轮毂相连的轴以及位于发动机前部的叶片，从而使电动机快速而强劲地旋转。最终，发动机螺旋桨产生的气压将允许很大重量的机身移动和飞行。这种设计的重点在于，由于主齿轮位于真空室和滑动轴承槽中，主齿轮的 360 度旋转不会导致电池能耗的增加，因为产生每个扭矩的能耗（具有轻微的分散指数）与我们拆除主齿轮并重新添加轴几乎相同。
为了减轻电动机组件的重量，我减少了电池板的数量，并用机载充电系统替换了从电池板上拆下的电池。这样，飞机就能利用产生的压力，持续补偿飞行过程中电池储能的减少。利用这一理念，可以减轻飞机的重量。为此，我在机翼内部，每个电动机螺旋桨后方的出风口处安装了一台小型轻型发电机，负责发电并将其传输至变流器，并将直流电存储在电池中。
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◉ 发明人和专利所有人：Ali Pourahmad
◉ 类别：发明家的新发明
飞机的运动以及大型螺旋桨叶片的旋转，会在飞机后部形成一个以线性涡流形式存在的极高气压。这种压力通过接触发电机螺旋桨，使发电机快速、强劲、持续地旋转，并通过在飞行过程中充电来补偿电池能量储备的消耗。这一技术可以让飞机在更长的飞行时间中无需担心电池耗尽，同时还能减轻飞机的重量。
近年来，气候变化正以惊人的速度加剧，其中最明显的迹象之一是由于全球大量排放二氧化碳 (CO2) 导致的全球气温上升。陆地和空中交通工具以及各行各业使用的化石燃料产生的温室气体，严重破坏了部分平流层（臭氧层），加剧了全球变暖。如果目前的趋势持续下去，不到几十年，这颗岩石星球上的自然资源将逐渐枯竭。致力于开发用于汽车和飞机的电气系统，可以大幅减少温室气体 (GHG) 排放，并通过提高能源效率，实现零碳污染的目标。
◉ 发明：可在飞行过程中为电池充电的飞机电动机
◉ 发明人和专利所有人：Ali Pourahmad
◉ 类别：发明家的新发明
与其他发明一样，这项发明也具有进一步开发和优化的潜力，通过将其商业化，我们可以帮助保护地球独特的气候，同时在电动航空旅行中获得不同、安全和舒适的体验。
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◉ 可在飞行过程中为电池充电的新型强力电动飞机发动机的视频 / 类别：阿里·普拉哈马德 (Ali Pourahmad) 的发明
◉ 本视频动画创作者：Ali Pourahmad
◉ 本视频的音乐作曲家：Ali Pourahmad
◉ 叙述者：阿里·普拉哈迈德
◉ 语言：英语
◉ 字幕：无
◉ 阿里·普拉哈迈德的科学发明
◉ 阿里·普拉哈迈德的科幻电影
◉ 阿里·普拉哈迈德奖
◉ 阿里·普拉哈马德的画作
◉ Ali Pourahmad 器乐
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