Eksenel motor - sürücüler ve havacılar için yeni bir umut

Elektrikli taşımacılığın hızlı gelişimi birçok yeni zorluğu ve sorunu ortaya çıkardı. Ve bu sadece hafif, ucuz ve uzun ömürlü piller yapmakla ilgili değil. Motorlar da dikkat gerektirir. Bugün tasarımcıların çabaları, yüksek verimliliğe sahip, kompakt, güçlü bir motor geliştirmeyi amaçlıyor.


Bir elektrik güç ünitesi için seçeneklerden biri eksenel akı (boşluk) motorudur. İngiliz YASA, Belçika Magnax, Sloven EMRAX ve diğerleri (Rolls-Royce da araştırma yapıyor) gibi bir dizi şirket, eksenel adı verilen standart dışı bir elektrik motorunu aktif olarak geliştiriyor.


Özelliklerinden biri de arabalara, uçaklara ve gemilere kurulabilmesidir. Ama önce ne tür bir cihaz olduğunu ve nasıl çalıştığını anlamalısınız.

Geleneksel elektrik motorlarıyla karşılaştırma

Günümüzde kullanılan birimler radyal, yani merkezden kenarlara dik olarak yönlendirilen manyetik akı ile karakterize edilir. Bu tip elektrik motorlarına fırçasız senkron (BLDC) veya eksenel de denir. Bunların bir diğer özelliği ise rotor boyunca yer alan nadir toprak kimyasal elementlerinden yapılmış mıknatısların kullanılmasıdır. Bunlardan ilkinden, stator ile elektrik motorunun dönen kısmı arasındaki küçük bir hava boşluğunu geçen bir akış başlar. Geleneksel bir motorun ana dezavantajı nispeten büyük boyutları ve ağırlığıdır. En kompakt elektrikli otomobil bile 45 kg'ın üzerinde bir üniteye ihtiyaç duyacaktır.

Eksenel Akı Motorunun Özellikleri

Bunlardan en önemlisi, manyetik alanın motor eksenine paralel yönüdür. Böyle bir cihazın çalışma prensibi 1889 yılında Nikola Tesla tarafından tanımlanmış ve patenti alınmıştır. Gerçi Michael Faraday daha önce böyle bir gösteri motoru yapmıştı. İçinde, aralarında bir stator bulunan rotorların üzerine (her iki tarafta birer tane olmak üzere iki adet) kalıcı mıknatıslar yerleştirilir.


Akış düz ve tek boyutludur. Bu, mıknatısların üretimi için yönlendirilmiş taneciklere sahip çeliğin kullanılmasını mümkün kılar ve bu da sonuçta motorun verimliliğini artırır.

her şey nasıl çalışıyor

İlk olarak, kalıcı mıknatıslı rotorun halihazırda sahip olduğu alanı üzerlerinde oluşturmak için stator sargılarına voltaj uygulamak gerekir. Sonuç bir etkileşimdir: Ya birbirlerini iterler ya da çekerler. Bu stator ve rotor mıknatıslarını ifade eder. Dönüş, gerekli mekanizmaların bağlı olduğu mile iletilir.

Eksenel akılı motorun artıları ve eksileri

En göze çarpan avantaj, güçle ilgili olarak boyutlar ve ağırlıktır. Örneğin, "dolu" bir BMW i3 elektrikli otomobilde, 1 kg motor başına üç kilovat çıkış vardır (toplam ağırlık 41 kg). Eksenel bir ünite için (örneğin, 225 kg ağırlığındaki Magnax AXF14) bu rakam neredeyse 15 kW'a ulaşır - yani beş kat daha fazla! Bütün bunlar sadece daha iyi dinamiklere değil, aynı zamanda güç rezervinde de yaklaşık %10'luk bir artışa yol açıyor. Diğer avantajlar arasında daha verimli soğutma olanağı yer alır. Eksen boyunca hava veya sıvı akışı ısıyı daha hızlı dağıtır ve sıcaklığı düşürür. Ve son olumlu nokta, uygun motor kontrolüdür: Rotor hızını ve tork değerini yüksek hassasiyetle kontrol edebilirsiniz.


Peki ya diğer olumsuz taraf? Tasarım, radyal manyetik akıya sahip geleneksel bir motorla karşılaştırıldığında daha karmaşıktır. Bu nedenle bakım maliyeti daha yüksektir. Doğru, eksenel bir motorda tüm sargılar% 100 aktiftir, çünkü sözde bir şey yoktur. "çıkıntılar" oluşur ve bakır israf edilmez. Ve bir nokta daha, cihazın hassas imalatına ve yerleştirilmesine duyulan ihtiyaçtır. Çalışmanın güvenilirliği güçlü titreşim veya diğer manyetik alanlara maruz kalma nedeniyle olumsuz etkilenebilir. Ancak teori yeterli - artık uygulamaya geçme zamanı: eksenel akılı elektrik motorları nereye ve kim tarafından kurulur?

YAŞA

Bu, 2021 yazında Mercedes-Benz tarafından satın alınan bir İngiliz şirketidir. Bunun tam da İngilizlerin Ferrari spor arabaları için eksenel akışlı elektrik motorlarının temini konusunda bir anlaşmaya vardığı sırada gerçekleştiği söylenmelidir. Görünüşe göre Almanlar bu tür motorların vaadini anlıyorlar!


Yenilikçi bir motorla donatılan ilk otomobil ise fütüristik Mercedes-Benz Vision One-Eleven'dı. Görünüşe göre araba, geçen yüzyılın 111'lı ve 60'li yıllarında "kükreyen" C70 modeline "referans" olarak adlandırılabilir. Yeni otomobil aynı zamanda martı kanadı kapılara, alçaltılmış bir ön kısma ve atalarıyla aynı gövde rengine sahip. Ne yazık ki elektrikli otomobilin teknik özelliklerine ilişkin detaylar aktarılmıyor. Yeni motorun ağırlığının öncekilerin ağırlığının yaklaşık üçte biri olduğu biliniyor.


McLaren Artura elektrikli otomobilinde de benzer motorlar zaten kurulu. Yakın gelecekte seri Mercedes ile donatılacakları varsayılıyor. Eksenel akılı motorların üretimi, Alman Berlin-Marienfelde şirketine ait bir işletme tarafından gerçekleştirilecek. Vision One-Eleven konsepti üretim hattına çıkmayacak ancak muhtemelen inşaatı sırasında kullanılan bazı fikirler kullanılacak.

Magnax

Şirketin adı "manyetik" ve "eksenel" kelimelerinin birleşmesinden gelmektedir. Şirket on yılı aşkın süredir eksenel akışlı motorlar üzerinde araştırma yapıyor. Bu durumda teknolojiye özel önem verilmektedir. Örneğin, sarımların doldurulabilirliğini% 90'a çıkaran kare kesitli bakır tel kullanılır.


Şirketin temsilciliğine göre elektrik motorunun ilk prototipi bu yılın sonuna kadar hazır olacak. Bu, 27,5 cm çapında ve 22,5 kg ağırlığında, 400-550 "at" geliştirebilen bir ünitedir! 7 kg ağırlığında ve 113 beygir gücü üreten “küçük kardeşi” de tasarlanıyor. İle. Buna inanmak zor: Pratikte şirketin şu anda 275 hp üreten bir AXF407 motoru var. İle. 26,5 kg ağırlığa sahip. Magnax, elektrik motorlarını motosikletlere, arabalara ve rüzgar türbinlerine kurmayı planlıyor.

Emrax (eski adıyla Enstroj)

Şirket, eksenel akılı elektrik motorlarının üretimi ile uğraşan şirketler arasında "en eski" şirketlerden biri olarak adlandırılabilir. İlk ünite 2008 yılında üretilmiş ve elektrikli bir uçağa monte edilmiştir. 2016 yılına gelindiğinde şirket zaten bir dizi motor sunuyordu. En küçüğünün çapı 18,8 cm'ydi ama o bile 95 hp'lik bir tepe güç üretiyordu. İle. 100 N*m'lik en yüksek torkta. Model serisinin en büyük motoru Emrax 348'dir: 571 hp geliştirir. İle. 42 kg ağırlığa sahip. Gücü artırmak için güç ünitelerini ikizlemek mümkündür.


Şirket, ürünlerini neredeyse her türlü araca takılabilen elektrik motorları olarak konumlandırıyor. Bunlar bisikletler, motosikletler, arabalar, uçaklar ve hatta gemiler olabilir.

Eksenel elektrik motorlarına yönelik beklentiler

Bu motorların tüm olasılıkları, artıları ve eksileri henüz tam olarak araştırılmamıştır. Ancak önde gelen otomobil devleri, arabaları üzerinde tüm hızıyla test üniteleri açıyor. Dahası: Örneğin Mercedes-Benz, 2025 yılında eksenel motorlu ilk AMG elektrikli otomobillerinin piyasaya sürüleceğini duyurdu. Önümüzde pek çok fikir var: örneğin, YASA başkanı Woolmer şunu iddia ediyor: eksenel akış motorlarının daha da geliştirilmesi, sözde şanzımandan vazgeçmeyi mümkün kılacaktır. elektrikli bir arabanın altına yerleştirilen kaykay. Boşalan alan bagaj, akü vb. için kullanılabilir. Geriye kalan tek şey pratik sonuçları beklemektir.