Elbiler er tunge, men har du hørt, at de også er hurtige? Når det kommer til, hvad bilentusiaster vil have, gør bilproducenterne det forkert. Letvægts elektriske sportsvogne og sportsvogne er i øjeblikket ikke til salg, og selvom kraftige batterier er hovedsynderen, er det langt fra hele historien. Vi kan løse mange af disse problemer, før ionbatterier går på diæt.
Dette vil starte med ting som elektriske motorer. Dagens elektriske køretøjer drives næsten udelukkende af radialflux-maskiner. De er effektive og forholdsvis nemme at producere, men afhængigt af hvordan de fungerer, skal de være forholdsvis lange og tøndeformede for at give tilstrækkelig strøm til bilen. I modsætning hertil kan aksiale fluxmotorer være mindre og fladere som en frisbee og stadig vise det samme potentiale. Dette er på grund af den måde, deres magneter er arrangeret på. Den magnetiske kraft (eller flux) i en aksial motor bevæger sig parallelt med motorens rotationsakse i stedet for vinkelret eller radialt. Det betyder, at de kan antage forskellige former.
Problemet er, at de er meget sværere at fremstille i stor skala, hvilket har hindret deres udbredte anvendelse i elektriske køretøjer. Men takket være en virksomheds indsats ser konceptet endelig ud til at være klar til at sprede sine vinger.
Som andre elektriske køretøjsteknologier er aksiale fluxmotorer ikke en ny idé. Idéen tog form i hænderne på Michael Faraday tilbage i begyndelsen af 1800-tallet. Du har dog en mand at takke i høj grad for den fornyede interesse for bilindustrien: Dr. Tim Woolmer. Dr. Woolmer har været besat af dette koncept, siden han skrev sin doktorafhandling. afhandling for næsten 20 år siden førte hans forskning til skabelsen af den ågløse segmenterede anker aksial fluxmotor. Han grundlagde et firma kaldet YASA i 2009 for at fortsætte væksten og underskrev flere aftaler med bilproducenter om at levere YASA-motorer til elektriske køretøjer, før han blev opkøbt af Mercedes-Benz i 2021.
Hans rejse begyndte med et simpelt spørgsmål: "Hvorfor findes der ikke elbiler?" Den åbenlyse begrænsning i 2000'erne var batteriteknologi, men i dag er dette ikke længere en større hindring. For at være virkelig effektive og lette skal elektriske køretøjer nytænkes som et helt system fra bunden, og Dr. Woolmer har fundet en vigtig brik i puslespillet. På mange måder har hans firmas teknologi nøglen til en elektrisk sportsvogn, du måske rent faktisk ønsker at købe.
Du undrer dig måske over, hvorfor Dr. Woolmer besluttede at undersøge design af elektriske motorer, hvis de eksisterende radiale flux-enheder i næsten alle elektriske køretøjer er så effektive. Når alt kommer til alt, sagde han til mig "Jeg ville være glad for at arbejde med batterier, opladere og alt andet, jeg finder interessant." Ideen om "massenedbrydning" førte ham dog til design af aksial flux. I det mindste på papiret lover den nye konfiguration en reduktion på 30 % i størrelse og betydelige vægtbesparelser sammenlignet med en radial flux af lignende output. Denne procentdel er vigtigere, end du tror, især i et dobbelt- eller tredobbelt motorkøretøj. "Hvis vi kan spare 100-200 kilogram [220-440 pund], begynder du virkelig at påvirke dit køretøj."
Ikke kun fra et drivlinjeperspektiv, men også fra et overordnet kvalitets- og emballageperspektiv. Hvis en komponent som en elmotor kan afgive betydelig vægt og volumen, betyder det reelt, at alt, der understøtter den, kan blive lettere og mere kompakt. Som system kan biler blive mere effektive. Glem alt om større batterier - dem, du har, vil tage dig længere. Vi har ikke rigtig set praksis gå til ekstremer i denne retning, men vi har bestemt set det modsatte. Jeg taler selvfølgelig om den 9,000-punds Hummer EV.
Aksiale fluxmotorer er fantastiske i konceptet, men er sværere at masseproducere end radiale fluxmotorer. Derudover kommer aksialfluxmotorer i en række forskellige konfigurationer, så Dr. Woolmer var nødt til at indsnævre, hvilke der var bedst egnede til udvikling i stor skala.
Han begyndte at arbejde på YASA-konfigurationen i slutningen af 2000'erne efter at være blevet interesseret i et materiale kaldet bløde magnetiske kompositter, almindeligvis kendt som SMC'er. "I stedet for at stable lamineringer, kan du presse det til en tredimensionel form ved hjælp af meget enkle værktøjer." Dette har mange fordele i forhold til motorkonstruktion og effektivitet, men "der er en begrænsning, som er, at du kun kan lave dele op til størrelsen af din hånd." ." Dette skyldes det enorme tryk, der kræves for at komprimere SMC til en fast form.
Denne begrænsning førte til sidst til segmenteringen af statoren (den faste del af motoren, der indeholder kobberviklingerne). Dette skaber en vandfaldseffekt i fremstillingsevne, effektivitet og momenttæthed. Han vidste det ikke på det tidspunkt, men han byggede simpelthen en fremtid for denne teknologi. Nu hvor han havde fundet ud af det - og han fik det til at lyde så nemt - skulle han bare finde investorer til hans design i 2009, før elbiler på massemarkedet kom på banen. Ligeledes eksisterer værktøjerne til at bygge disse avancerede motorer ikke. "Vi er nødt til at designe en masse maskiner for at bygge maskinerne," forklarer Dr. Woolmer og tilføjer, at 70 procent af det værktøj, der i øjeblikket bruges til at bygge virksomhedens motorer, er specialfremstillet af YASA.
Som du kunne forvente, blev Dr. Woolmer mødt med en masse skepsis. Han sagde, at tidlige investorsamtaler gik nogenlunde sådan her: "Der er intet elektrisk køretøj. Der er ikke noget marked for dit produkt. Selvom der var et marked, selv hvis du begynder at sælge din teknologi, vil du tabe penge, og det vil være en katastrofe."
Det forhindrede ikke Asaf i at stoppe. Kort efter grundlæggelsen fik virksomheden sit første store gennembrud i 2010, og byggede motoren til konceptbilen Jaguar C-X75. Den uortodokse turbinedrevne hybrid-el-superbil kom aldrig i produktion, selvom den gjorde et sprøjt i 2015's James Bond. Filmen "Ghost". Dernæst leverede den YASA-motorer i Koenigsegg Regera plug-in-hybrid-superbilen på $2 millioner i 2015, den første produktionsbil med teknologien. Ordrer blev derefter modtaget fra Ferrari og McLaren, før virksomheden blev opkøbt af Mercedes, selvom virksomheden stadig arbejdede med eksterne partnere.
Alligevel vil der stadig ikke være nogen massemarkedsdrevne elbiler med aksial flux på markedet i 2023. Hvorfor? Tja, mange bilproducenter er lige begyndt at sælge deres første elektriske produkter, som blev udviklet før YASAs arbejde for alvor blev tilgængeligt. Derudover er aksialfluxmotorer ideel til montering mellem motor og transmission på grund af deres flade profil, så højtydende hybrider ser ud til at være et naturligt udgangspunkt for producenterne til at teste teknologien.
Den reelle mulighed i rene elektriske køretøjer er endnu ikke blevet til virkelighed, men Dr. Woolmer siger, at det kun er et spørgsmål om tid. Han forstår fremtiden for entusiastbiler bedre end nogen i bilindustrien, jeg nogensinde har talt med (på rekord), og han forstår, at det ikke kun handler om, hvor hurtigt du kan nå 60 mph. "Alle bygger hurtige elbiler, og der er en lille bundlinje," fortalte han mig. Det viser sig, at dette er nemt at gøre. Vi kan se en masse hurtige, kraftige maskiner fra virksomheder som Tesla, General Motors og andre. Men nu "har mentaliteten ændret sig. Alle indser, at de er hurtige. Nu er den næste ændring, hvordan man gør dem mere attraktive, hvordan man gør dem mere interessante."
For at gøre dette kræver vægtreduktion og mere effektiv brug af energi i stedet for blot at proppe flere batterier ind i bilen. Det er præcis, hvad aksial fluxmotorteknologi tillader. "Efterhånden som batterierne forbedres, arkitekturen optimeres, og underkomponentvægtene falder, er der virkelig ingen grund til, at de ikke kan være lettere end forbrændingskøretøjer," fortalte Dr. Woolmer mig.
Alt dette har givet anledning til YASAs kommende nye generation af aksialfluxmotorer, som i øjeblikket er under udvikling og vil ramme scenen i dette årti. Motorerne vil "producere mere end 30 kW [40 hk] pr. kilogram." Virkningen er næsten ufattelig. En 300-hestekræfter weekend-runabout kan drives af en motor, der vejer mindre end den gennemsnitlige vandmelon.
Vigtigst af alt vil det få elbiler til at køre og føles anderledes, end de gør i dag, selvom batterierne stadig er tungere, end de fleste gerne vil have. "[Original udstyrsproducenter] forsøger at finde differentiering i elektriske køretøjer, især når de har benzin- og dieselbiler." Nye teknologier som den, YASA udmærker sig ved, vil være nøglen til at skabe nichemarkeder og give en unik køreoplevelse.
Den ideelle motorkonfiguration er endnu ikke fastlagt. Forbrændingsmotorbiler har været under udvikling i mere end 100 år, og vi kan ikke forvente, at elbiler bliver bedre til alt lige med det samme. Alligevel er løftet klart. Når YASAs næste generations motor udkommer, vil der også være forbedringer inden for batterier, strømelektronik og meget mere. Skepsisen er berettiget, men teknologien eksisterer faktisk og er klar til at åbne døren til en ny generation af billige, lette og simple sportsvogne.
