Elbiler er tunge, men har du hørt at de også er raske? Når det kommer til hva bilentusiaster vil ha, gjør bilprodusentene det feil. Lette elektriske sportsbiler og sportsbiler er foreløpig ikke i salg, og selv om kraftige batterier er hovedårsaken, er det langt fra hele historien. Vi kan løse mange av disse problemene før ionbatterier går på diett.
Dette vil starte med ting som elektriske motorer. Dagens elektriske kjøretøy drives nesten utelukkende av radialfluksmaskiner. De er effektive og relativt enkle å produsere, men avhengig av hvordan de fungerer, må de være relativt lange og tønneformede for å gi nok kraft til bilen. Derimot kan aksiale fluksmotorer være mindre og flatere som en frisbee og fortsatt vise det samme potensialet. Dette er på grunn av måten magnetene deres er ordnet på. Den magnetiske kraften (eller fluksen) i en aksialmotor beveger seg parallelt med motorens rotasjonsakse i stedet for vinkelrett eller radialt. Dette betyr at de kan ha forskjellige former.
Problemet er at de er mye vanskeligere å produsere i stor skala, noe som har hindret deres utbredte bruk i elektriske kjøretøy. Men takket være innsatsen til ett selskap ser konseptet endelig ut til å spre vingene.
Som andre elektriske kjøretøyteknologier er ikke aksiale fluksmotorer en ny idé. Ideen tok form i hendene på Michael Faraday tilbake på begynnelsen av 1800-tallet. Du har imidlertid én mann å takke i stor grad for den fornyede interessen for bilindustrien: Dr. Tim Woolmer. Dr. Woolmer har vært besatt av dette konseptet siden han skrev doktorgradsavhandlingen. avhandlingen for nesten 20 år siden førte forskningen hans til etableringen av den åkløse segmenterte armatur aksial fluksmotoren. Han grunnla et selskap kalt YASA i 2009 for å fortsette veksten, og signerte flere avtaler med bilprodusenter for å levere YASA-motorer til elektriske kjøretøy før han ble kjøpt opp av Mercedes-Benz i 2021.
Reisen hans begynte med et enkelt spørsmål: "Hvorfor finnes det ikke elektriske biler?" Den åpenbare begrensningen på 2000-tallet var batteriteknologi, men i dag er dette ikke lenger et stort hinder. For å være virkelig effektive og lette, må elektriske kjøretøy tenkes om som et helt system fra grunnen av, og Dr. Woolmer har funnet en nøkkelbrikke i puslespillet. På mange måter holder selskapets teknologi nøkkelen til en elektrisk sportsbil du kanskje vil kjøpe.
Du lurer kanskje på hvorfor Dr. Woolmer bestemte seg for å se nærmere på design av elektrisk motor hvis de eksisterende radielle fluksenhetene i nesten alle elektriske kjøretøy er så effektive. Tross alt sa han til meg "Jeg vil gjerne jobbe med batterier, ladere og alt annet jeg finner interessant." Ideen om "massenedbrytning" førte ham imidlertid til aksial fluksdesign. I det minste på papiret lover den nye konfigurasjonen en 30 % reduksjon i størrelse og betydelige vektbesparelser sammenlignet med en radiell fluks med tilsvarende produksjon. Denne prosentandelen er viktigere enn du tror, spesielt i et elektrisk kjøretøy med to eller tre motorer. "Hvis vi kan spare 100-200 kilogram [220-440 pund], begynner du å virkelig påvirke kjøretøyet ditt."
Ikke bare fra et drivlinjeperspektiv, men også fra et overordnet kvalitets- og emballasjeperspektiv. Hvis en komponent som en elektrisk motor kan miste betydelig vekt og volum, betyr det effektivt at alt som støtter den kan bli lettere og mer kompakt. Som system kan biler bli mer effektive. Glem større batterier – de du har tar deg videre. Vi har egentlig ikke sett praksisen gå til ytterligheter i denne retningen, men vi har absolutt sett det motsatte. Jeg snakker selvfølgelig om Hummer EV på 9,000-kilos.
Aksiale fluksmotorer er gode i konsept, men er vanskeligere å masseprodusere enn radielle fluksmotorer. I tillegg kommer aksial fluksmotorer i en rekke konfigurasjoner, så Dr. Woolmer måtte begrense hvilke som var best egnet for storskala utvikling.
Han begynte å jobbe med YASA-konfigurasjonen på slutten av 2000-tallet etter å ha blitt interessert i et materiale kalt myke magnetiske kompositter, vanligvis kjent som SMC-er. "I stedet for å stable lamineringer, kan du trykke den inn i en tredimensjonal form ved å bruke veldig enkle verktøy." Dette har mange fordeler med tanke på motorkonstruksjon og effektivitet, men "det er en begrensning, som er at du kun kan lage deler opp til størrelsen på hånden din." ." Dette skyldes det enorme trykket som kreves for å komprimere SMC til en fast form.
Denne begrensningen førte til slutt til segmentering av statoren (den faste delen av motoren som inneholder kobberviklingene). Dette skaper en fosseffekt i produksjonsevne, effektivitet og dreiemomenttetthet. Han visste det ikke på den tiden, men han bygde rett og slett en fremtid for denne teknologien. Nå som han hadde skjønt det – og han fikk det til å høres så enkelt ut – måtte han bare finne investorer for designet hans i 2009, før massemarkedselektriske biler kom på veien. På samme måte eksisterer ikke verktøyene for å bygge disse avanserte motorene. "Vi må designe mye maskineri for å bygge maskinene," forklarer Dr. Woolmer, og legger til at 70 prosent av verktøyet som for tiden brukes til å bygge selskapets motorer er spesiallaget av YASA.
Som du kanskje forventer, ble Dr. Woolmer møtt med mye skepsis. Han sa at tidlige investorsamtaler gikk omtrent slik: "Det er ikke noe elektrisk kjøretøy. Det er ikke noe marked for produktet ditt. Selv om det var et marked, selv om du begynner å selge teknologien din, kommer du til å tape penger, og det kommer til å være en katastrofe."
Det stoppet ikke Asaf fra å stoppe. Kort tid etter grunnleggelsen gjorde selskapet sitt første store gjennombrudd i 2010, og bygde motoren for konseptbilen Jaguar C-X75. Den uortodokse turbindrevne hybrid-elektriske superbilen kom aldri i produksjon, selv om den gjorde en sprut i 2015s James Bond. Filmen "Ghost". Deretter leverte den YASA-motorer i Koenigsegg Regera plug-in hybrid superbil på 2 millioner dollar i 2015, den første produksjonsbilen som hadde teknologien. Bestillinger ble deretter mottatt fra Ferrari og McLaren før selskapet ble kjøpt opp av Mercedes, selv om selskapet fortsatt jobbet med eksterne partnere.
Likevel vil det fortsatt ikke være noen elektriske kjøretøy med aksial flux på markedet i 2023. Hvorfor? Vel, mange bilprodusenter har akkurat begynt å selge sine første elektriske produkter, som ble utviklet før YASAs arbeid virkelig ble tilgjengelig. I tillegg er aksiale fluksmotorer ideelt egnet for montering mellom motor og girkasse på grunn av deres flate profil, så høyytelseshybrider ser ut til å være et naturlig utgangspunkt for produsenter for å teste teknologien.
Den virkelige muligheten i rene elektriske kjøretøyer har ennå ikke materialisert seg, men Dr Woolmer sier at det bare er et spørsmål om tid. Han forstår fremtiden til entusiastbiler bedre enn noen i bilindustrien jeg noen gang har snakket med (på rekord), og han forstår at det ikke bare handler om hvor fort du kan kjøre 60 mph. "Alle bygger raske elbiler, og det er en liten bunnlinje," fortalte han meg. Det viser seg at dette er enkelt å gjøre. Vi kan se mange raske, kraftige maskiner fra selskaper som Tesla, General Motors og andre. Men nå "har mentaliteten endret seg. Alle innser at de er raske. Nå er neste endring hvordan man gjør dem mer attraktive, hvordan man gjør dem mer interessante."
For å gjøre dette krever vektreduksjon og mer effektiv bruk av energi, i stedet for å bare stappe flere batterier inn i bilen. Dette er nøyaktig hva aksial fluksmotorteknologi tillater. "Når batteriene forbedres, arkitekturen optimaliseres og vekten av underkomponentene faller, er det egentlig ingen grunn til at de ikke kan være lettere enn forbrenningskjøretøyer," sa Dr. Woolmer til meg.
Alt dette har gitt opphav til YASAs kommende nye generasjon av aksialfluxmotorer, som for tiden er under utvikling og vil treffe scenen dette tiåret. Motorene vil «produsere mer enn 30 kW [40 hk] per kilogram». Virkningen er nesten utrolig. En 300-hestekrefter helgekjøring kan drives av en motor som veier mindre enn gjennomsnittlig vannmelon.
Viktigst av alt vil det få elbiler til å kjøre og føles annerledes enn de gjør i dag, selv om batteriene fortsatt er tyngre enn de fleste ønsker. "[Originalutstyrsprodusenter] prøver å finne differensiering i elektriske kjøretøy, spesielt når de har bensin- og dieselbiler." Nye teknologier som den YASA utmerker seg med vil være nøkkelen til å finne nisjemarkeder og gi en unik kjøreopplevelse.
Den ideelle motorkonfigurasjonen er ennå ikke bestemt. Forbrenningsmotorbiler har vært under utvikling i mer enn 100 år, og vi kan ikke forvente at elbiler blir bedre på alt med en gang. Likevel er løftet klart. Når YASAs neste generasjons motor kommer ut, vil det også være forbedringer innen batterier, kraftelektronikk og mer. Skepsisen er berettiget, men teknologien eksisterer faktisk og er klar til å åpne døren til en ny generasjon billige, lette og enkle sportsbiler.
