Електрическите коли са тежки, но чували ли сте, че са и бързи? Що се отнася до това какво искат автомобилните ентусиасти, производителите на автомобили го правят погрешно. Леките електрически спортни автомобили и спортните автомобили в момента не се продават и макар че тежкотоварните батерии са основният виновник, това далеч не е цялата история. Можем да разрешим много от тези проблеми, преди йонните батерии да преминат на диета.
Това ще започне с неща като електрически двигатели. Днешните електрически превозни средства се задвижват почти изцяло от машини с радиален поток. Те са ефективни и сравнително лесни за производство, но в зависимост от това как работят, те трябва да бъдат сравнително дълги и с форма на варел, за да осигурят достатъчно мощност на автомобила. За разлика от тях, двигателите с аксиален поток могат да бъдат по-малки и по-плоски като фризби и все пак да показват същия потенциал. Това се дължи на начина, по който са подредени техните магнити. Магнитната сила (или поток) в аксиален двигател се движи успоредно на оста на въртене на двигателя, а не перпендикулярно или радиално. Това означава, че те могат да приемат различни форми.
Проблемът е, че те са много по-трудни за производство в мащаб, което възпрепятства широкото им приемане в електрическите превозни средства. Въпреки това, благодарение на усилията на една компания, концепцията най-накрая изглежда готова да разпери криле.
Подобно на други технологии за електрически превозни средства, двигателите с аксиален поток не са нова идея. Идеята се оформя в ръцете на Майкъл Фарадей в началото на 1800 г. Все пак имате един човек, на който да благодарите до голяма степен за подновения интерес към автомобилната индустрия: д-р Тим Уулмър. Д-р Уулмър е обсебен от тази концепция от написването на докторската си дисертация. Дисертация преди близо 20 години, неговите изследвания доведоха до създаването на сегментиран арматурен двигател с аксиален поток без ярма. Той основава компания, наречена YASA през 2009 г., за да продължи растежа си, подписвайки множество сделки с автомобилни производители за доставка на двигатели YASA за електрически превозни средства, преди да бъде придобит от Mercedes-Benz през 2021 г.
Пътуването му започна с един прост въпрос: „Защо няма електрически коли?“ Очевидното ограничение през 2000-те години беше технологията на батериите, но днес това вече не е основна пречка. За да бъдат наистина ефективни и леки, електрическите превозни средства трябва да бъдат преосмислени като цялостна система от самото начало и д-р Уулмър е открил ключово парче от пъзела. В много отношения технологията на неговата компания държи ключа към електрически спортен автомобил, който наистина бихте искали да купите.
Може би се чудите защо д-р Уулмър е решил да разгледа дизайна на електродвигателя, ако съществуващите единици за радиален поток в почти всички електрически превозни средства са толкова ефективни. В края на краищата той ми каза "Ще се радвам да работя върху батерии, зарядни устройства и всичко друго, което ми се стори интересно." Идеята за "масово разлагане" все пак го доведе до дизайн на аксиален поток. Поне на хартия новата конфигурация обещава 30% намаление на размера и значително намаляване на теглото в сравнение с радиален поток с подобна мощност. Този процент е по-важен, отколкото си мислите, особено при електрическо превозно средство с два или три двигателя. „Ако можем да спестим 100-200 килограма [220-440 паунда], вие започвате наистина да оказвате влияние върху автомобила си.“
Не само от гледна точка на задвижването, но и от гледна точка на цялостното качество и опаковка. Ако компонент като електрически мотор може да намали значително теглото и обема си, това на практика означава, че всичко, което го поддържа, може да стане по-леко и по-компактно. Като система автомобилите могат да станат по-ефективни. Забравете за по-големите батерии – тези, които имате, ще ви отведат по-далеч. Не сме виждали практиката да стига до крайности в тази посока, но със сигурност сме виждали обратното. Разбира се, говоря за 9{1}}фунтовия Hummer EV.
Двигателите с аксиален поток са страхотни като концепция, но са по-трудни за масово производство от двигателите с радиален поток. Освен това двигателите с аксиален поток се предлагат в различни конфигурации, така че д-р Улмър трябваше да стесни кои от тях са най-подходящи за широкомащабно развитие.
Той започва да работи по конфигурацията на YASA в края на 2000-те, след като се интересува от материал, наречен меки магнитни композити, известни като SMC. „Вместо да подреждате ламинации, можете да ги натиснете в триизмерна форма, като използвате много прости инструменти.“ Това има много предимства по отношение на конструкцията на двигателя и ефективността, но "има ограничение, което е, че можете да правите части само с размера на ръката си." ." Това се дължи на огромното налягане, необходимо за компресиране на SMC в твърда форма.
Това ограничение в крайна сметка доведе до сегментирането на статора (неподвижната част на двигателя, съдържаща медните намотки). Това създава ефект на водопад в технологичността, ефективността и плътността на въртящия момент. Тогава той не го знаеше, но просто градеше бъдеще за тази технология. Сега, след като го беше разбрал - и той го направи да звучи толкова лесно - той просто трябваше да намери инвеститори за своя дизайн през 2009 г., преди електрическите автомобили за масовия пазар да тръгнат по пътищата. По същия начин не съществуват инструменти за изграждане на тези модерни двигатели. „Трябва да проектираме много машини, за да изградим машините“, обяснява д-р Woolmer, добавяйки, че 70 процента от инструментите, използвани в момента за изграждането на двигателите на компанията, са направени по поръчка от YASA.
Както може да се очаква, д-р Улмър беше посрещнат с много скептицизъм. Той каза, че ранните разговори с инвеститорите са били нещо подобно: „Няма електрическо превозно средство. Няма пазар за вашия продукт. Дори и да имаше пазар, дори ако започнете да продавате технологията си, ще загубите пари и това ще бъде катастрофа."
Това не попречи на Асаф да спре. Малко след основаването си, компанията направи първия си голям пробив през 2010 г., създавайки двигателя за концептуалния автомобил Jaguar C-X75. Неортодоксалната хибридна електрическа суперкола с турбинно задвижване никога не е влизала в производство, въпреки че направи фурор в Джеймс Бонд от 2015 г. Филмът "Призрак". След това достави двигатели YASA в хибридния суперавтомобил Koenigsegg Regera за 2 милиона долара през 2015 г., първият сериен автомобил, който включва тази технология. Тогава бяха получени поръчки от Ferrari и McLaren, преди компанията да бъде придобита от Mercedes, въпреки че компанията все още работеше с външни партньори.
И все пак през 2023 г. все още няма да има масови електрически превозни средства с аксиален поток на пазара. Защо? Е, много автомобилни производители тепърва започват да продават първите си електрически продукти, които са разработени преди работата на YASA наистина да стане достъпна. Освен това двигателите с аксиален поток са идеално подходящи за монтиране между двигателя и трансмисията поради техния плосък профил, така че високопроизводителните хибриди изглеждат естествена отправна точка за производителите да тестват технологията.
Истинската възможност в чисто електрическите превозни средства все още не се е материализирала, но д-р Улмър казва, че е само въпрос на време. Той разбира бъдещето на автомобилите за ентусиасти по-добре от всеки друг в автомобилната индустрия, с когото съм говорил (на запис) и разбира, че не става дума само за това колко бързо можеш да достигнеш 60 mph. „Всички създават бързи електрически коли и има малко крайна сметка“, ми каза той. Оказва се, че това е лесно да се направи. Можем да видим много бързи, тежки машини от компании като Tesla, General Motors и други. Но сега "манталитетът се промени. Всички осъзнават, че са бързи. Сега следващата промяна е как да ги направим по-привлекателни, как да ги направим по-интересни."
За да направите това, е необходимо намаляване на теглото и по-ефективно използване на енергията, вместо просто да натъпчете повече батерии в колата. Точно това позволява технологията на двигателя с аксиален поток. „Тъй като батериите се подобряват, архитектурата се оптимизира и теглото на подкомпонентите намалява, наистина няма причина те да не могат да бъдат по-леки от превозните средства с вътрешно горене“, ми каза д-р Уулмър.
Всичко това доведе до предстоящото ново поколение двигатели с аксиален поток на YASA, които в момента са в процес на разработка и ще се появят на сцената това десетилетие. Моторите ще "произведат повече от 30 kW [40 к.с.] на килограм." Ефектът е почти невероятен. 300-мотор с конски сили през уикенда може да се задвижва от двигател, който тежи по-малко от средната диня.
Най-важното е, че ще накара електрическите автомобили да се движат и да се чувстват по-различно от днес, дори ако батериите все още са по-тежки, отколкото повечето хора биха искали. „[Производителите на оригинално оборудване] се опитват да намерят диференциация в електрическите превозни средства, особено когато имат бензинови и дизелови превозни средства.“ Новите технологии като тази, с която YASA превъзхожда, ще бъдат ключови за обособяването на пазарни ниши и предоставянето на уникално изживяване при шофиране.
Идеалната конфигурация на двигателя все още не е определена. Автомобилите с двигатели с вътрешно горене се разработват през по-голямата част от 100 години и не можем да очакваме електрическите автомобили да бъдат по-добри във всичко веднага. Все пак обещанието е ясно. Когато се появи моторът от следващо поколение на YASA, ще има и подобрения в батериите, силовата електроника и др. Скептицизмът е оправдан, но технологията действително съществува и е готова да отвори вратата към ново поколение евтини, леки и прости спортни автомобили.
