Електромобілі важкі, але чи чули ви, що вони також швидкі? Коли справа доходить до того, чого хочуть автолюбителі, автовиробники роблять це неправильно. Легкі електричні спортивні автомобілі та спортивні автомобілі наразі не продаються, і хоча потужні батареї є головним винуватцем, це далеко не вся історія. Ми можемо вирішити багато з цих проблем до того, як іонні акумулятори сядуть на дієту.
Це почнеться з таких речей, як електродвигуни. Сучасні електричні транспортні засоби майже повністю працюють від машин з радіальним потоком. Вони ефективні та відносно прості у виготовленні, але залежно від того, як вони працюють, вони повинні бути відносно довгими та мати бочкоподібну форму, щоб забезпечити достатню потужність автомобіля. Навпаки, двигуни з осьовим потоком можуть бути меншими та плоскішими, як фризбі, і при цьому демонструвати той самий потенціал. Це пов’язано з тим, як розташовані їхні магніти. Магнітна сила (або потік) в осьовому двигуні рухається паралельно осі обертання двигуна, а не перпендикулярно або радіально. Це означає, що вони можуть приймати різні форми.
Проблема полягає в тому, що їх набагато складніше виробляти в масштабі, що заважає їх широкому впровадженню в електромобілі. Однак завдяки зусиллям однієї компанії концепт нарешті готовий розправити крила.
Як і інші технології електромобілів, двигуни з осьовим потоком не є новою ідеєю. Ідея виникла в руках Майкла Фарадея ще на початку 1800-х років. Однак за пожвавлення інтересу до автомобільної промисловості у вас є велика подяка одній людині: доктору Тіму Вулмеру. Доктор Вулмер був одержимий цією концепцією з моменту написання своєї докторської дисертації. Після дисертації майже 20 років тому його дослідження призвели до створення аксіального двигуна з сегментованим якорем без ярма. Він заснував компанію під назвою YASA у 2009 році, щоб продовжити розвиток, підписавши кілька угод з автовиробниками на постачання двигунів YASA для електромобілів, перш ніж його придбала Mercedes-Benz у 2021 році.
Його подорож почалася з простого запитання: «Чому немає електромобілів?» Очевидним обмеженням у 2000-х роках була технологія акумуляторів, але сьогодні це вже не є серйозною перешкодою. Щоб бути справді ефективними та легкими, електромобілі повинні бути переосмислені як ціла система з нуля, і доктор Вулмер знайшов ключову частину головоломки. У багатьох відношеннях технології його компанії є ключем до створення електричного спортивного автомобіля, який ви, можливо, захочете купити.
Вам може бути цікаво, чому доктор Вулмер вирішив дослідити дизайн електродвигуна, якщо існуючі блоки радіального потоку майже в усіх електромобілях настільки ефективні. Зрештою, він сказав мені: «Я був би радий попрацювати над акумуляторами, зарядними пристроями та всім іншим, що вважаю цікавим». Однак ідея «масового розкладу» привела його до дизайну осьового потоку. Принаймні на папері нова конфігурація обіцяє 30% зменшення розміру та значну економію ваги порівняно з радіальним потоком аналогічної потужності. Цей відсоток важливіший, ніж ви думаєте, особливо в електромобілі з двома або трьома двигунами. «Якщо ми зможемо заощадити 100-200 кілограмів [220-440 фунтів], ви почнете справді впливати на свій автомобіль».
Не лише з точки зору трансмісії, але й із загальної точки зору якості та упаковки. Якщо такий компонент, як електродвигун, може значно зменшити вагу та об’єм, це фактично означає, що все, що його підтримує, може стати легшим і компактнішим. Як система, автомобілі можуть стати ефективнішими. Забудьте про більші батареї — ті, які у вас є, приведуть вас далі. Ми насправді не бачили, щоб практика доходила до крайнощів у цьому напрямку, але ми точно бачили протилежне. Звичайно, я говорю про 9,000-фунтовий Hummer EV.
Двигуни з осьовим потоком є чудовими за концепцією, але їх важче масово виробляти, ніж двигуни з радіальним потоком. Крім того, двигуни з осьовим потоком бувають різних конфігурацій, тому доктору Вулмеру довелося звузити коло тих, які з них найкраще підходять для великомасштабного розвитку.
Він почав працювати над конфігурацією YASA наприкінці 2000-х після того, як зацікавився матеріалом під назвою м’які магнітні композити, широко відомі як SMC. «Замість того, щоб складати ламінат, ви можете стиснути його в тривимірну форму за допомогою дуже простих інструментів». Це має багато переваг з точки зору конструкції двигуна та ефективності, але "є обмеження, яке полягає в тому, що ви можете виготовляти лише деталі розміром з вашу руку". Це пов’язано з величезним тиском, необхідним для стиснення SMC у тверду форму.
Це обмеження зрештою призвело до сегментації статора (нерухомої частини двигуна, що містить мідні обмотки). Це створює ефект водоспаду в технологічності, ефективності та щільності крутного моменту. Тоді він цього не знав, але просто будував майбутнє для цієї технології. Тепер, коли він це зрозумів — і він зробив це таким простим — йому залишилося знайти інвесторів для свого дизайну в 2009 році, перш ніж масові електромобілі вийдуть на дороги. Так само не існує інструментів для створення цих передових двигунів. «Нам потрібно розробити багато машин, щоб створити машини», — пояснює д-р Вулмер, додаючи, що 70 відсотків інструментів, які зараз використовуються для виготовлення двигунів компанії, виготовлені на замовлення YASA.
Як і слід було очікувати, доктора Вулмера зустріли з великим скептицизмом. Він сказав, що перші розмови з інвесторами звучали приблизно так: «Немає електромобіля. Немає ринку для вашого продукту. Навіть якби ринок був, навіть якщо ви почнете продавати свою технологію, ви втратите гроші, і це буде бути катастрофою».
Це не завадило Асафу зупинитися. Незабаром після свого заснування компанія зробила свій перший великий прорив у 2010 році, створивши двигун для концептуального автомобіля Jaguar C-X75. Неортодоксальний гібридний електричний суперкар з турбінним двигуном так і не був випущений у виробництво, хоча він викликав фурор у фільмі про Джеймса Бонда 2015 року. Фільм «Привид». Далі, у 2015 році компанія поставила двигуни YASA для гібридного суперкара Koenigsegg Regera вартістю 2 мільйони доларів, першого серійного автомобіля з цією технологією. Замовлення надходили від Ferrari та McLaren до того, як компанія була придбана Mercedes, хоча компанія все ще працювала із зовнішніми партнерами.
Однак у 2023 році на ринку все ще не буде масових електромобілів з осьовим потоком. Чому? Що ж, багато автовиробників тільки починають продавати свої перші електричні продукти, які були розроблені до того, як робота YASA справді стала доступною. Крім того, двигуни з осьовим потоком ідеально підходять для встановлення між двигуном і трансмісією завдяки їх плоскому профілю, тому високопродуктивні гібриди, здається, є природною відправною точкою для виробників для тестування технології.
Реальна можливість у чисто електричних транспортних засобах ще не матеріалізована, але доктор Вулмер каже, що це лише питання часу. Він розуміє майбутнє автомобілів для ентузіастів краще, ніж будь-хто в автомобільній промисловості, з ким я коли-небудь спілкувався (запис), і він розуміє, що справа не тільки в тому, як швидко ви можете розганятися до 60 миль на годину. «Усі будують швидкі електромобілі, і в цьому є невеликий результат», — сказав він мені. Виявляється, це легко зробити. Ми можемо бачити багато швидких, важких машин від таких компаній, як Tesla, General Motors та інших. Але зараз "менталітет змінився. Усі розуміють, що вони швидкі. Тепер наступна зміна полягає в тому, як зробити їх більш привабливими, як зробити їх більш цікавими".
Для цього потрібно зменшити вагу та ефективніше використовувати енергію, а не просто запихати більше акумуляторів у автомобіль. Саме це дозволяє технологія двигуна з осьовим потоком. «Оскільки батареї вдосконалюються, архітектура оптимізується, а вага підкомпонентів зменшується, насправді немає причин, чому вони не можуть бути легшими за транспортні засоби внутрішнього згоряння», — сказав мені доктор Вулмер.
Все це стало поштовхом до майбутнього нового покоління аксіальних двигунів YASA, які зараз знаходяться в стадії розробки та вийдуть на сцену в цьому десятилітті. Двигуни «вироблятимуть понад 30 кВт [40 к.с.] на кілограм». Вплив майже неймовірний. 300-Малітроход вихідного дня потужністю кінських сил може оснащуватися двигуном, який важить менше, ніж середній кавун.
Найважливіше те, що це змусить електромобілі їздити та відчувати себе інакше, ніж сьогодні, навіть якщо батареї все ще важчі, ніж хотілося б більшості людей. «[Виробники оригінального обладнання] намагаються відрізнити електромобілі, особливо коли вони мають бензинові та дизельні автомобілі». Нові технології, подібні до тієї, якою володіє YASA, стануть ключовими для формування ринкових ніш і надання унікальних вражень від водіння.
Ідеальну конфігурацію двигуна ще належить визначити. Автомобілі з двигуном внутрішнього згоряння розроблялися більшу частину 100 років, і ми не можемо очікувати, що електромобілі будуть кращими в усьому відразу. Тим не менш, обіцянка зрозуміла. Коли вийде двигун наступного покоління YASA, також будуть покращені батареї, силова електроніка тощо. Скептицизм виправданий, але технологія насправді існує і готова відкрити двері новому поколінню дешевих, легких і простих спортивних автомобілів.
