Jie nuvalė dulkes nuo XIX amžiaus variklio. Dabar jis gali transformuoti automobilius, robotus ir skraidančius aparatus ()
Susidaro įspūdis, kad Kinija jau seniai ne tik vejasi Vakarus skambiais šūkiais, o pradėjo nagrinėti elektrinę pavarą iki pačių smulkiausių detalių. Naujausias ašinio srauto (axial flux) tipo variklis, sukurtas „Pangoo Power“ ir Ningbo medžiagų technologijų bei inžinerijos instituto, puikiai parodo, kodėl šis etapas yra toks svarbus.
© DI (Atvira licencija)
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.
Sudomino? Užpildyk šią anketą!
Apie elektromobilius pernelyg dažnai kalbame taip, tarsi visa ateitis priklausytų vien tik nuo akumuliatorių. Problema ta, kad elektromobilis nevažiuoja vien akumuliatoriumi, ir man atrodo, jog vis svarbesnė kova vyksta vietose, kurios eiliniam vairuotojui atrodo mažiau įspūdingos, tačiau inžineriniu požiūriu yra gerokai įdomesnės. Ji vyksta inverteriuose, magnetinėse medžiagose, aušinimo sistemose, apvijose, plonose elektrotechninio plieno skardose ir pačioje variklio formoje, kurios įdomią interpretaciją ką tik pademonstravo kinai.
Ašinio srauto variklis nėra nauja idėja, tačiau tik dabar jis pradeda įgauti prasmę
Kinų komanda pasauliui pristatė ašinio srauto variklį, kuris, remiantis turimais duomenimis, viršija 18 000 aps./min. ir pasiekia 25,73 kW/kg galios tankį. Svarbus yra ne tik pats variklio išdėstymas, bet ir specialiai sukurta nuolatinių magnetų medžiaga, gerinanti magnetines savybes, stabilumą aukštoje temperatūroje ir mechaninį atsparumą, o kartu tinkama ir masinei gamybai.
Svarbiausias čia yra žodis „ašinis“. Klasikiniame radialiniame variklyje magnetinis srautas juda radialiai, t. y. iš centro į išorę. Tuo tarpu ašinio srauto variklyje jis teka lygiagrečiai veleno ašiai, o visa konstrukcija įgauna plokštesnę, disko formą. Dėl to sukimo momentas susidaro arčiau išorinio rotoriaus krašto, o tai leidžia iš mažesnio tūrio išgauti daugiau sukimo momento ir galios.
|
Didelius sūkius plokščios architektūros variklyje pasiekti labai sudėtinga dėl mechaninio stabilumo problemų, deformacijų ir netolygiai pasiskirsčiusių magnetinių jėgų. Prie to prisideda ir temperatūra, kuri elektromotoriuje gali labai greitai apriboti našumą. Nuolatiniai magnetai nemėgsta perkaitimo, o demagnetizacija esant apkrovai gali panaikinti visus konstrukcijos pranašumus.
Todėl Kinijoje vykdomi darbai daugiausia koncentruojasi į magnetų medžiagas – jų sudėtį, mikrostruktūrą ir atsparumą aukštai temperatūrai, siekiant sumažinti parametrų praradimą dirbant dideliu greičiu ir esant didelei apkrovai.
Įdomu tai, kad šio tipo variklis neatsirado tik 2026 metais. Jo šaknys siekia XIX amžių ir Maiklo Faradėjaus eksperimentus. Tačiau dešimtmečius jis išliko sprendimu, kurį buvo sunku plačiai pritaikyti pramonėje, nes reikėjo labai kokybiškų magnetų, preciziškos gamybos, efektyvios temperatūros kontrolės ir galios elektronikos, galinčios viską išlaikyti stabiliame režime. Dabar šie elementai pradeda susijungti į vieną visumą.
Kodėl plokščias variklis yra svarbesnis už dar vienus pažadus apie akumuliatorius?
Elektromobilyje svarbus kiekvienas kilogramas ir kiekvienas centimetras erdvės. Lengvesnis variklis gali reikšti mažesnę automobilio masę, didesnę važiuoklės projektavimo laisvę, daugiau vietos akumuliatoriui, keleiviams ar aušinimo sistemai.
Kinijos mokslininkai teigia, kad ašinio srauto varikliai gali sumažinti variklio masę ir jo ašinį ilgį maždaug 50 proc., palyginti su tradiciniais analogiškų charakteristikų agregatais. Tai nebūtinai reiškia pigesnius automobilius ar staigų nuvažiuojamo atstumo padidėjimą, tačiau atveria duris kitokiam pavaros sistemų projektavimui.
Žinoma, ne tik Kinijoje. Bendrovė „YASA“, priklausanti „Mercedes-Benz“, jau daugelį metų vysto tokio tipo variklius ir apibūdina juos kaip agregatus, pasižyminčius gerokai didesniu sukimo momento ir galios tankiu nei įprasti elektromobiliuose naudojami varikliai.
Gamintojas nurodo, kad ši technologija gali pasiūlyti iki keturių kartų didesnį sukimo momento tankį, dvigubai didesnį galios tankį, perpus mažesnę masę ir vos apie 20 proc. įprastos radialinės mašinos storio. Žinoma, tai yra gamintojo pateikiami duomenys, todėl juos reikėtų vertinti atsargiai, tačiau kryptis yra aiški.
Jau kalbama ne vien apie didesnę galią, bet apie galimybę sutalpinti ją mažesniame ir lengvesniame pakete. Todėl Kinijos pasiektas 25,73 kW/kg rezultatas yra įdomus, tačiau nėra absoliučiai nepralenkiamas visame prototipų pasaulyje. „YASA“ jau anksčiau gyrėsi eksperimentiniais agregatais, kurių galios tankis buvo gerokai didesnis, tačiau ten kalbama apie labai pažangius sprendimus ir trumpalaikį maksimalų našumą. Tuo tarpu naujasis Kinijos projektas turi realių galimybių būti jau arti serijinės gamybos.
Kinija nekuria vieno variklio. Ji kuria visą pavaros ekosistemą
Kinija sparčiai vysto elektrinius variklius. Pavyzdžiui, „Xiaomi YU7 GT“ modelyje turėtų būti naudojama „HyperEngine V8S EVO“ pavara, kurios variklis pasiekia iki 28 000 aps./min., naudoja silicio karbido galios modulį ir itin plonas 0,15 mm storio plieno laminacijas, o deklaruojamas maksimalus naudingumo koeficientas siekia 98,38 proc.
Tuo tarpu BYD vis pigesniuose rinkos segmentuose diegia 240 kW galios traukos variklius. Visa tai rodo platesnį vaizdą – Kinijos elektromobilumo sektorius nustojo būti vien kainų ir akumuliatorių karu. Vis dažniau kalbama apie galios elektroniką, efektyvumą, gamybą, integraciją ir įvairias pavaros architektūras.
Į tai žvelgiu panašiai kaip į pastaruosius pokyčius Kinijos įkraunamuose hibriduose. Didėjant akumuliatorių talpai kiniškuose PHEV modeliuose tapo akivaizdu, kad riba tarp klasikinio hibrido ir elektromobilio su generatoriumi pradeda nykti. Su varikliais vyksta kažkas panašaus, tik daug tyliau.
Pavaros konstrukcija nustoja būti neutraliu elementu po variklio dangčiu ir pradeda lemti, kiek vietos liks likusiai automobilio daliai. Šia prasme naujo tipo variklis yra tik didesnės dėlionės dalis.
Žinoma, jis staiga nepakeis visų radialinių variklių, nes šie yra pigūs, gerai pažįstami, ištobulinti ir gaminami milžiniškais kiekiais. Jis taip pat nepadarys kiekvieno elektromobilio šimtais kilogramų lengvesnio. Tačiau gali tapti vienu iš tų sprendimų, kurie pirmiausia pasieks brangesnius modelius, robotiką, specialiąją techniką ir aviaciją, o vėliau, pramonei išmokus juos gaminti pigiau, pamažu persikels ir į masinę rinką.
