Скрытые потери. ИИ помог найти утечки энергии в электромоторах электрокаров
Японские ученые создали модель на основе искусственного интеллекта, которая анализирует хаотические магнитные структуры внутри электромоторов и помогает понять, как тепло и микроскопические магнитные процессы вызывают потери энергии.
Об этом пишет издание Science daily.
Исследователи из Tokyo University of Science разработали новую физическую модель на базе ИИ для изучения магнитных процессов в электродвигателях. Работа должна помочь уменьшить потери энергии в электромобилях.
Одной из главных проблем электродвигателей являются так называемые магнитные потери. Они возникают из-за постоянного изменения направления магнитного поля внутри двигателя. Часть энергии во время этого превращается в тепло, из-за чего мотор работает менее эффективно.
Ученые объяснили, что ситуацию осложняет высокая температура работы электромоторов. Из-за нагрева магнитные материалы могут частично терять свои свойства, что еще больше увеличивает потери энергии.
Особое внимание команда уделила так называемым магнитным доменам — мелким магнитным участкам внутри материала. В некоторых материалах они формируют сложные структуры, похожие на лабиринт или «магнитный хаос». Именно эти структуры сильно влияют на потери энергии.
Для исследования ученые создали модель entropy-feature-eXtended Ginzburg-Landau или eX-GL. Она сочетает физические расчеты, машинное обучение и математический анализ.
Профессор Masato Kotsugi заявил, что традиционные симуляции слишком упрощают реальные материалы, а эксперименты показывают сложные процессы без четкого объяснения причин. По его словам, новая система на основе ИИ позволяет понять механизмы изменения магнитных свойств в зависимости от температуры.
Во время работы исследователи анализировали микроскопические изображения магнитных структур при различных температурах. ИИ помог выявить ключевые закономерности и четыре основных энергетических барьера, которые влияют на изменение магнитного состояния материала.
Также команда установила, что сложность «лабиринтных» магнитных структур возрастает с увеличением длины границ между доменами. На это влияют взаимодействие энтропии и обменных сил внутри материала.
По словам ученых, новый подход может использоваться не только для электромоторов, но и для других сложных магнитных систем и физических материалов.