.d-md-none .d-lg-blok bibimot

Silnik osiowy – nowa nadzieja dla kierowców i lotników

Silnik osiowy – nowa nadzieja dla kierowców i lotników
Szybki rozwój transportu elektrycznego ujawnił wiele nowych wyzwań i problemów. I nie chodzi tylko o produkcję lekkich, niedrogich i trwałych akumulatorów. Silniki również wymagają uwagi. Obecnie wysiłki projektantów mają na celu opracowanie kompaktowego, mocnego silnika o wysokiej wydajności.


Jedną z opcji elektrycznego zespołu napędowego jest silnik ze strumieniem osiowym (przerwą). Szereg firm, a mianowicie angielska YASA, belgijska Magnax, słoweńska EMRAX i inne (Rolls-Royce również prowadzi badania) aktywnie opracowuje niestandardowy silnik elektryczny, zwany osiowym.

Аксиальный двигатель – новая надежда автомобилистов и авиаторовElektryczny samolot Spirit of Innovation firmy Rolls-Roys posiada osiowy układ napędowy. Zdjęcie: YouTube.com

Jedną z jego cech jest to, że można go instalować w samochodach, samolotach i statkach. Ale najpierw powinieneś zrozumieć, jakie to urządzenie i jak działa.

Porównanie z konwencjonalnymi silnikami elektrycznymi


Stosowane współcześnie jednostki charakteryzują się promieniowym, czyli skierowanym prostopadle od środka do krawędzi strumieniem magnetycznym. Silniki elektryczne tego typu nazywane są także bezszczotkowymi synchronicznymi (BLDC) lub osiowymi. Inną ich cechą jest zastosowanie magnesów wykonanych z pierwiastków ziem rzadkich, umieszczonych wzdłuż wirnika. Od pierwszego z nich rozpoczyna się przepływ, przechodzący przez małą szczelinę powietrzną pomiędzy stojanem a obracającą się częścią silnika elektrycznego. Główną wadą tradycyjnego silnika są jego stosunkowo duże wymiary i waga. Nawet najbardziej kompaktowy samochód elektryczny będzie wymagał jednostki ważącej ponad 45 kg.

Cechy silnika osiowego


Głównym jest kierunek pola magnetycznego równoległy do ​​osi silnika. Zasada działania takiego urządzenia została opisana i opatentowana przez Nikolę Teslę już w 1889 roku. Chociaż Michael Faraday już wcześniej stworzył taki silnik demonstracyjny. W nim magnesy trwałe są umieszczone na wirnikach (są dwa, po jednym z każdej strony), pomiędzy którymi znajduje się stojan.

Porównanie kierunku ruchu strumienia magnetycznego. Zdjęcie: YouTube.com

Przepływ jest prosty i jednowymiarowy. Umożliwia to wykorzystanie stali o zorientowanych ziarnach do produkcji magnesów, co ostatecznie zwiększa wydajność silnika.

Jak to wszystko działa


Po pierwsze, konieczne jest przyłożenie napięcia do uzwojeń stojana, aby wytworzyć na nich pole, które ma już wirnik z magnesami trwałymi. Rezultatem jest interakcja: albo się odpychają, albo przyciągają. Dotyczy to magnesów stojana i wirnika. Obrót przenoszony jest na wał, do którego przymocowane są niezbędne mechanizmy.

Plusy i minusy silnika osiowego


Najbardziej zauważalną zaletą są gabaryty i waga w stosunku do mocy. Przykładowo w „w pełni” elektrycznym samochodzie BMW i3 na 1 kg silnika przypadają trzy kilowaty mocy (całkowita masa 41 kg). Natomiast dla jednostki osiowej (np. Magnax AXF225 o wadze 14 kg) liczba ta sięga prawie 15 kW – czyli pięciokrotnie więcej! Wszystko to prowadzi nie tylko do lepszej dynamiki, ale także do zwiększenia rezerwy mocy o około 10%. Inne zalety to możliwość bardziej wydajnego chłodzenia. Przepływ powietrza lub cieczy wzdłuż osi szybciej odprowadza ciepło i obniża temperaturę. Ostatnią zaletą jest wygodne sterowanie silnikiem: można z dużą precyzją kontrolować prędkość obrotową wirnika i wartość momentu obrotowego.

Ferrari SF90 ma silnik osiowy. Zdjęcie: YouTube.com

A co z drugą, negatywną stroną? Konstrukcja jest bardziej złożona w porównaniu z konwencjonalnym silnikiem, który ma promieniowy strumień magnetyczny. Stąd wyższe koszty utrzymania. To prawda, że ​​\u100b\uXNUMXbw silniku osiowym wszystkie uzwojenia są w XNUMX% aktywne, ponieważ nie ma tzw. „występy” i nie marnuje się miedzi. I jeszcze jedna kwestia, to konieczność precyzyjnego wykonania urządzenia i jego umiejscowienia. Niezawodność działania może zostać pogorszona przez silne wibracje lub narażenie na inne pola magnetyczne. Ale dość teorii – czas przejść do praktyki: gdzie i przez kogo instalowane są silniki elektryczne o strumieniu osiowym?

TAK


To brytyjska firma, która latem 2021 roku została kupiona przez Mercedes-Benz. Trzeba powiedzieć, że stało się to właśnie w czasie, gdy Brytyjczycy zawarli już umowę na dostawę silników elektrycznych o przepływie osiowym do samochodów sportowych Ferrari. Najwyraźniej Niemcy wyczuwają obietnicę takich silników!

Produkcyjny hipersamochód Koenigsegg Regera wyposażony jest w silnik Yasa. Zdjęcie: YouTube.com

Pierwszym samochodem wyposażonym w innowacyjny silnik był futurystyczny Mercedes-Benz Vision One-Eleven. Z wyglądu samochód można nazwać „nawiązaniem” do modelu C111, który „ryczał” w latach 60. i 70. ubiegłego wieku. Nowy samochód ma również drzwi uchylne, obniżony przód i ten sam kolor nadwozia, co jego przodkowie. Niestety nie podano szczegółów na temat parametrów technicznych samochodu elektrycznego. Wiadomo, że masa nowego silnika stanowi około jednej trzeciej masy jego poprzedników.

Mercedes-Benz Vision One-Eleven jest również wyposażony w silnik o przepływie osiowym. Zdjęcie: YouTube.com

Podobne silniki są już zamontowane w samochodzie elektrycznym McLaren Artura. Zakłada się, że w najbliższej przyszłości zostaną one wyposażone w seryjne Mercedesy. Produkcją silników osiowych zajmie się przedsiębiorstwo należące do niemieckiej firmy Berlin-Marienfelde. Koncepcja Vision One-Eleven nie trafi na linię produkcyjną, ale prawdopodobnie zostanie wykorzystanych szereg pomysłów wykorzystanych podczas jej budowy.

Magnax


Nazwa firmy pochodzi z połączenia słów „magnetyczny” i „osiowy”. Firma prowadzi badania nad silnikami o przepływie osiowym od ponad dziesięciu lat. W tym przypadku szczególną uwagę zwraca się na technologię. Na przykład stosuje się drut miedziany o przekroju kwadratowym, co zwiększa wypełnialność uzwojeń do 90%.

Testowanie silnika elektrycznego firmy Magnax. Zdjęcie: YouTube.com

Jak podaje przedstawicielstwo firmy, pierwszy prototyp silnika elektrycznego będzie gotowy jeszcze w tym roku. To jednostka o średnicy 27,5 cm i wadze 22,5 kg, która może wyhodować 400-550 „koni”! Projektowane są także jego „młodszy brat” ważący 7 kg i generujący 113 KM. Z. Trudno w to uwierzyć: w praktyce firma posiada obecnie silnik AXF275 o mocy 407 KM. Z. o wadze 26,5 kg. Magnax planuje instalować swoje silniki elektryczne w motocyklach, samochodach i turbinach wiatrowych.

Emrax (dawniej Enstroj)


Firmę można nazwać jedną z „najstarszych” wśród firm zajmujących się produkcją silników elektrycznych ze strumieniem osiowym. Pierwsza jednostka została wyprodukowana w 2008 roku i zamontowana na samolocie elektrycznym. Do 2016 roku firma oferowała już całą serię silników. Najmniejszy miał średnicę 18,8 cm, ale nawet on wytwarzał moc szczytową 95 KM. Z. przy najwyższym momencie obrotowym 100 N*m. Największym silnikiem w linii modelowej jest Emrax 348: rozwija moc 571 KM. Z. z wagą 42 kg. Aby zwiększyć moc, możliwe jest bliźniacze jednostki napędowe.

Testowanie małego silnika elektrycznego Emrax. Zdjęcie: YouTube.com

Firma pozycjonuje swoje produkty jako silniki elektryczne, które można zamontować w niemal każdym typie pojazdu. Mogą to być rowery, motocykle, samochody, samoloty, a nawet statki.

Perspektywy osiowych silników elektrycznych


Wszystkie możliwości, zalety i wady tych silników nie zostały jeszcze w pełni zbadane. Jednak czołowi giganci motoryzacyjni pełną parą przeprowadzają testy swoich samochodów. Co więcej: na przykład Mercedes-Benz zapowiedział wypuszczenie na rynek pierwszych samochodów elektrycznych AMG z silnikiem osiowym w 2025 roku. Pomysłów przed nami wiele: np. Woolmer, szef YASA, twierdzi: dalsze udoskonalanie silników o przepływie osiowym umożliwi rezygnację z… przekładni – tzw. deskorolka znajdująca się pod spodem samochodu elektrycznego. Zwolnioną przestrzeń można przeznaczyć na bagażnik, akumulator itp. Pozostaje tylko czekać na praktyczne rezultaty.

Autor:

Wykorzystane zdjęcia: https://youtube.com

Co sądzisz o osiowym silniku elektrycznym?

Głosować!

Jesteśmy w Jesteśmy w Yandex Zen
Rolls Royce – jak powstają najdroższe seryjne samochody na świecieRolls-Royce Cullinan - prawdziwy SUV lub symbol statusu