Van egy elektromosmotor-konstrukció, amely már Michael Faraday első kísérleti motorjaiban felbukkant a 19. században — most pedig kínai kutatók keltették új életre, és olyan teljesítményt csikartak ki belőle, amilyenről a korabeli mérnökök még csak nem is álmodhattak. Június 5-én mutatták be azt az axiális fluxusú villanymotort, amely 25,73 kW/kg hatékony teljesítménysűrűséget ér el úgy, hogy közben a fordulatszáma meghaladja a 18 000-es értéket. A fejlesztés mögött az áll, hogy a kutatók egy kifejezetten ehhez a konstrukcióhoz tervezett, teljesen új állandómágneses anyagot alkottak meg — és ez a technológia nemcsak a villanyautókat, hanem a humanoid robotokat és az alacsony magasságban közlekedő légi járműveket is érintheti.
Egy 200 éves elv tér vissza — most kínai anyagtudománnyal
A projektet a Pangoo Power és a Kínai Tudományos Akadémia Ningbo Anyagtudományi és Műszaki Intézete közösen valósította meg, erről a CCTV számolt be. Az axiális fluxusú motorok alapvetően másképp működnek, mint a ma uralkodó radiális fluxusú konstrukciók: utóbbiaknál a mágneses tér sugárirányban, a tengely középpontjából kifelé halad, az axiális kialakításnál viszont a mágneses fluxus a tengellyel párhuzamosan mozog. Ennek a tárcsaszerű felépítésnek köszönhetően a motor jóval rövidebb lehet, miközben a nyomaték nagyobb része a külső átmérő közelében keletkezik, ami magasabb nyomaték- és teljesítménysűrűséget eredményez kisebb tömeg mellett. Az elv tehát egyáltalán nem új — már Faraday első villanymotorjainál megjelent —, ám a 19. század mágneses anyagai és gyártástechnológiái még nem tették lehetővé a széles körű elterjedését. Az elmúlt években azonban a permanens mágnesek, a teljesítményelektronika és a precíziós gyártás fejlődése ismét reflektorfénybe állította ezt a régi-új megoldást.
Feleakkora, mégis erősebb: mit tud az új motor
A kínai kutatók szerint az azonos teljesítményű hagyományos villanymotorokhoz képest az axiális fluxusú konstrukció körülbelül 50 százalékkal kisebb tömegű és rövidebb lehet. Ez az elektromos autóknál különösen sokat számít, hiszen a kompaktabb hajtásrendszer több helyet szabadít fel az akkumulátor vagy az utastér számára — vagyis ugyanabba a karosszériába vagy nagyobb akkucsomag, vagy tágasabb belső tér fér. A most bemutatott, állítólag már sorozatgyártásra kész egység a 25,73 kW/kg-os teljesítménysűrűség mellett 18 000 fordulat fölé pörög, és a fejlesztők szerint ez a kombináció pontosan az, amire a modern villanyautóknak szükségük van. A nagy fordulatszám és a magas teljesítménysűrűség együtt teszi lehetővé, hogy a hajtás a tartós autópályás közlekedést és az ismételt, intenzív gyorsításokat is gond nélkül elviselje.
A kulcs egy új mágneses anyag
Az axiális fluxusú motorok egyik örök gyengéje mindig is a nagy fordulatszámon történő stabil működés volt: a tárcsaszerű szerkezet nagy sebességnél hajlamosabb a deformációra, ráadásul a mágneses erők egyensúlyát is nehezebb fenntartani. Itt lép képbe az új permanens mágneses anyag, amelyet a mérnökök kifejezetten erre a konstrukcióra optimalizáltak. Növelték a mágneses energiasűrűséget, finomították a mikroszerkezetet, és jelentősen javították a magas hőmérséklettel szembeni ellenállást — mindez csökkenti a demagnetizáció kockázatát nagy fordulatszámú, nagy terhelésű üzemben. Ami pedig a gyártás szempontjából legalább ennyire fontos: az anyag állítólag tömeggyártásra is alkalmas marad, vagyis nem csupán laboratóriumi kuriózumról van szó.
Mennyivel ütős ez valójában?
Hogy a 25,73 kW/kg súlyát érzékeltessük, érdemes viszonyítási pontot keresni — ez a forrásból közvetlenül nem derül ki, de levezethető. A legtöbb sorozatgyártású villanyautó-hajtás teljesítménysűrűsége nagyjából 3–8 kW/kg között mozog, és még a piac csúcskategóriás megoldásai (például a Lucid extrém kompakt motorjai) is jellemzően a 9–10 kW/kg körüli sávban járnak. Ehhez mérten a 25,73 kW/kg nagyjából két-háromszorosa még a ma elérhető legjobb sorozatmotoroknak is, a tömegpiaci átlaghoz képest pedig akár négy-ötszörös ugrást jelenthet. Természetesen a kínai szám egyelőre gyártói bejelentés, és a teljesítménysűrűség attól is függ, hogy pusztán a motort vagy a teljes hajtásegységet mérjük — független mérési adatok hiányában óvatosan kell kezelni. Az viszont így is jól látszik, hogy ha az érték a valós használatban is megáll, az nem finomhangolás, hanem nagyságrendi lépés.
Kína sorra dobja az erős villanymotorokat
A bejelentés nem elszigetelt esemény, hanem egy határozott trend része: a kínai gyártók egymás után állnak elő egyre erősebb hajtásokkal. A Xiaomi Auto nemrég mutatta be a Xiaomi YU7 GT-ben debütáló HyperEngine V8S EVO egységet, amely akár 28 000-es fordulatszámra is képes, és saját fejlesztésű szilícium-karbid (SiC) teljesítménymodult használ, ezzel 5,9 százalékkal növelve a teljesítményt. A vállalat szerint a motor mindössze 0,15 milliméter vastag, ultravékony szilíciumacél lemezekből épül, és a hatásfoka eléri a 98,38 százalékot — vagyis a befektetett energiának kevesebb mint másfél százaléka vész el. A BYD eközben már a 240 kW-os hajtását is bevetette, méghozzá az olcsóbb villanyautók szegmensében, a Dongfeng pedig egészen más utat választott: az eπ 007 Flash Edition lett Kína első, gyárilag négy kerékagymotorral szerelt sorozatautója, egyben a világ egyetlen széles körben gyártott, négy kerékagymotoros szedánja.
Nem csak autókba — robotok és repülő járművek is
A fejlesztők szerint az új technológia tétje jóval túlmutat az autóiparon. A humanoid robotoknál az axiális fluxusú hajtás 293 Nm/kg nyomatéksűrűséget biztosít, ami a kutatók szerint 22 százalékkal jobb a hasonló referenciatermékeknél — vagyis a robotok ízületei nagyobb erőt fejthetnek ki anélkül, hogy a szerkezet érdemben nagyobb vagy nehezebb lenne. Hasonlóan ígéretes terep az alacsony magasságban közlekedő elektromos repülőeszközöké, ahol minden megspórolt kilogramm közvetlenül a hasznos terhelést és az energiahatékonyságot javítja. Mindez egy olyan időszakban érkezik, amikor a kínai dominancia amúgy is megkérdőjelezhetetlen: májusban a BYD volt a világ legnagyobb elektromosautó-gyártója 330 215 eladott járművel, a globális élmezőnyben pedig ott sorakozott a Geely Galaxy, a Leapmotor, a Zeekr és az Xpeng is. Az axiális fluxusú motor így nem csupán egy technológiai érdekesség, hanem újabb bizonyíték arra, hogy a kínai vállalatok és kutatóintézetek a következő években akár új szintre emelhetik a villanyautók teljesítményét és hatékonyságát.
Kövesd az e-cars.hu-t a Facebookon is, további tartalmakért! ›
