Mașinile electrice sunt grele, dar ați auzit că sunt și rapide? Când vine vorba de ceea ce își doresc pasionații de mașini, producătorii auto o fac greșit. Mașinile sport electrice ușoare și mașinile sport nu sunt în prezent puse în vânzare și, în timp ce bateriile grele sunt principalele vinovate, aceasta este departe de întreaga poveste. Putem rezolva multe dintre aceste probleme înainte ca bateriile cu ioni să intre la dietă.
Acest lucru va începe cu lucruri precum motoarele electrice. Vehiculele electrice de astăzi sunt alimentate aproape în întregime de mașini cu flux radial. Sunt eficiente și relativ ușor de produs, dar, în funcție de modul în care funcționează, trebuie să fie relativ lungi și în formă de butoi pentru a oferi suficientă putere mașinii. În schimb, motoarele cu flux axial pot fi mai mici și mai plate ca un Frisbee și arată în continuare același potențial. Acest lucru se datorează modului în care sunt aranjați magneții lor. Forța magnetică (sau fluxul) dintr-un motor axial se deplasează paralel cu axa de rotație a motorului, mai degrabă decât perpendicular sau radial. Aceasta înseamnă că pot lua forme diferite.
Problema este că sunt mult mai greu de fabricat la scară, ceea ce a împiedicat adoptarea lor pe scară largă în vehiculele electrice. Cu toate acestea, datorită eforturilor unei companii, conceptul pare în sfârșit gata să-și întindă aripile.
Ca și alte tehnologii de vehicule electrice, motoarele cu flux axial nu sunt o idee nouă. Ideea a luat contur în mâinile lui Michael Faraday la începutul anilor 1800. Cu toate acestea, aveți un om căruia să-i mulțumiți în mare parte pentru interesul reînnoit față de industria auto: Dr. Tim Woolmer. Dr. Woolmer a fost obsedat de acest concept de când și-a scris teza de doctorat. teza de doctorat în urmă cu aproape 20 de ani, cercetările sale au condus la crearea motorului cu flux axial cu armătură segmentată fără jug. El a fondat o companie numită YASA în 2009 pentru a continua creșterea, semnând mai multe acorduri cu producătorii de automobile pentru a furniza motoare YASA pentru vehicule electrice înainte de a fi achiziționat de Mercedes-Benz în 2021.
Călătoria lui a început cu o întrebare simplă: „De ce nu există mașini electrice?” Limitarea evidentă în anii 2000 a fost tehnologia bateriilor, dar astăzi, aceasta nu mai este un obstacol major. Pentru a fi cu adevărat eficiente și ușoare, vehiculele electrice trebuie regândite ca un întreg sistem de la zero, iar Dr. Woolmer a găsit o piesă cheie a puzzle-ului. În multe privințe, tehnologia companiei sale deține cheia unei mașini sport electrice pe care ai putea dori să o cumperi.
S-ar putea să vă întrebați de ce Dr. Woolmer a decis să se uite la designul motoarelor electrice dacă unitățile de flux radial existente în aproape toate vehiculele electrice sunt atât de eficiente. La urma urmei, mi-a spus „Aș fi bucuros să lucrez la baterii, încărcătoare și orice altceva mi se pare interesant”. Totuși, ideea de „descompunere în masă” l-a condus la proiecte de flux axial. Cel puțin pe hârtie, noua configurație promite o reducere cu 30% a dimensiunii și economii semnificative de greutate în comparație cu un flux radial de ieșire similară. Acest procent este mai important decât credeți, mai ales într-un vehicul electric cu două sau trei motoare. „Dacă putem economisi 100-200 kilograme [220-440 lire], începeți să vă influențați cu adevărat vehiculul.”
Nu doar din perspectiva sistemului de propulsie, ci și din perspectiva calității generale și a ambalajului. Dacă o componentă precum un motor electric poate pierde greutate și volum considerabil, asta înseamnă efectiv că tot ceea ce o susține poate deveni mai ușor și mai compact. Ca sistem, mașinile pot deveni mai eficiente. Uitați de bateriile mai mari - cele pe care le aveți vă vor duce mai departe. Nu am văzut cu adevărat practica mergând la extreme în această direcție, dar cu siguranță am văzut opusul. Desigur, mă refer la Hummer EV de 9,000-lire.
Motoarele cu flux axial sunt grozave în concept, dar sunt mai dificil de produs în masă decât motoarele cu flux radial. În plus, motoarele cu flux axial vin într-o varietate de configurații, așa că Dr. Woolmer a trebuit să restrângă cele mai potrivite pentru dezvoltarea la scară largă.
El a început să lucreze la configurația YASA la sfârșitul anilor 2000, după ce a devenit interesat de un material numit compozite magnetice moi, cunoscute în mod obișnuit ca SMC. „În loc să stivuiți laminate, îl puteți presa într-o formă tridimensională folosind instrumente foarte simple.” Acest lucru are multe avantaje în ceea ce privește construcția și eficiența motorului, dar „există o limitare, și anume că poți face doar piese de dimensiunea mâinii tale”. .” Acest lucru se datorează presiunii enorme necesare pentru a comprima SMC într-o formă solidă.
Această limitare a dus în cele din urmă la segmentarea statorului (partea fixă a motorului care conține înfășurările de cupru). Acest lucru creează un efect de cascadă în ceea ce privește fabricabilitatea, eficiența și densitatea cuplului. Nu știa asta atunci, dar pur și simplu își construia un viitor pentru această tehnologie. Acum că și-a dat seama - și a făcut-o să sune atât de ușor - a trebuit doar să găsească investitori pentru designul său în 2009, înainte ca mașinile electrice de pe piața de masă să iasă pe drum. La fel, instrumentele pentru a construi aceste motoare avansate nu există. „Trebuie să proiectăm o mulțime de mașini pentru a construi mașinile”, explică dr. Woolmer, adăugând că 70% din sculele folosite în prezent pentru a construi motoarele companiei sunt realizate la comandă de YASA.
După cum v-ați putea aștepta, dr. Woolmer a fost întâmpinat cu mult scepticism. El a spus că conversațiile timpurii cu investitorii au mers cam așa: „Nu există vehicul electric. Nu există piață pentru produsul tău. Chiar dacă ar exista o piață, chiar dacă începi să-ți vinzi tehnologia, vei pierde bani și va fi un dezastru.”
Asta nu l-a împiedicat pe Asaf să se oprească. La scurt timp după înființare, compania a făcut primul său mare progres în 2010, construind motorul conceptului Jaguar C-X75. Supermașina electrică hibridă, neortodoxă, alimentată de turbină, nu a intrat niciodată în producție, deși a făcut furori în James Bond din 2015. Filmul „Fantoma”. Apoi, a furnizat motoare YASA în supermașina hibridă plug-in Koenigsegg Regera de 2 milioane de dolari în 2015, prima mașină de producție care include această tehnologie. Au fost apoi primite comenzi de la Ferrari și McLaren înainte ca compania să fie achiziționată de Mercedes, deși compania încă lucra cu parteneri externi.
Totuși, nu vor exista vehicule electrice cu flux axial de masă pe piață în 2023. De ce? Ei bine, mulți producători de automobile tocmai încep să-și vândă primele produse electrice, care au fost dezvoltate înainte ca munca YASA să devină cu adevărat disponibilă. În plus, motoarele cu flux axial sunt potrivite în mod ideal pentru montarea între motor și transmisie datorită profilului lor plat, astfel încât hibrizii de înaltă performanță par a fi un punct de plecare natural pentru producători pentru a testa tehnologia.
Oportunitatea reală a vehiculelor pur electrice nu s-a materializat încă, dar dr. Woolmer spune că este doar o chestiune de timp. El înțelege viitorul mașinilor entuziaste mai bine decât oricine din industria auto cu care am vorbit vreodată (înregistrat) și înțelege că nu este vorba doar despre cât de repede poți atinge 60 mph. „Toată lumea construiește mașini electrice rapide și există un pic de rezultat”, mi-a spus el. Se pare că acest lucru este ușor de făcut. Putem vedea o mulțime de mașini rapide și grele de la companii precum Tesla, General Motors și altele. Dar acum „mentalitatea s-a schimbat. Toată lumea realizează că sunt rapizi. Acum următoarea schimbare este cum să-i faci mai atractivi, cum să-i faci mai interesanți”.
Pentru a face acest lucru este nevoie de o reducere a greutății și o utilizare mai eficientă a energiei, mai degrabă decât pur și simplu să înghesuiți mai multe baterii în mașină. Este exact ceea ce permite tehnologia motorului cu flux axial. „Pe măsură ce bateriile se îmbunătățesc, arhitectura este optimizată și greutatea subcomponentelor scade, nu există cu adevărat niciun motiv pentru care nu pot fi mai ușoare decât vehiculele cu ardere internă”, mi-a spus dr. Woolmer.
Toate acestea au dat naștere viitoarei noi generații de motoare cu flux axial YASA, care sunt în prezent în dezvoltare și vor apărea pe scena în acest deceniu. Motoarele vor „produce mai mult de 30 kW [40 CP] pe kilogram”. Impactul este aproape de necrezut. Un runabout de 300-cai putere de weekend poate fi alimentat de un motor care cântărește mai puțin decât pepenele verde.
Cel mai important, va face mașinile electrice să conducă și să se simtă diferit față de azi, chiar dacă bateriile sunt încă mai grele decât și-ar dori majoritatea oamenilor. „[Producătorii de echipamente originale] încearcă să găsească diferențiere în vehiculele electrice, mai ales când au vehicule pe benzină și diesel”. Noile tehnologii, cum ar fi cea la care excelează YASA, vor fi cheie pentru a crea piețe de nișă și pentru a oferi o experiență unică de condus.
Configurația ideală a motorului nu a fost încă determinată. Mașinile cu motor cu ardere internă au fost în dezvoltare de aproape 100 de ani și nu ne putem aștepta ca mașinile electrice să fie mai bune la toate imediat. Totuși, promisiunea este clară. Când va apărea motorul de ultimă generație YASA, vor exista și îmbunătățiri la baterii, electronice de putere și multe altele. Scepticismul este justificat, dar tehnologia chiar există și este gata să deschidă ușa către o nouă generație de mașini sport ieftine, ușoare și simple.
