موتورهای برقی جدید و انقلاب در خودروهای الکتریکی

موبنا – یان فولی که پیش از این نقش پررنگی در طراحی سیستم تعلیق انطباقی خودروی تیم فرمول یک لوتوس و سیستم بازیابی انرژی کینتیک (KERS) خودروی تیم ویلیامز داشت، مدتی است که شرکت مستقل خود با نام اکیوپ مِیک (Equipmake) را اداره می‌کند. فولی با تأسیس اکیوپ میک در حوزه‌ی قوای محرکه‌ی الکتریکی فعالیت دارد که اخیراً با طرح جدید موتور برقی توجه رسانه‌ها را به خود جلب کرده است.

موتور برقی این شرکت بر اساس طرح پره‌ای آهنرباها به‌دور محور شکل گرفته است که به گفته‌ی فولی، گشتاور و قدرت تولیدی آن فوق‌العاده بالا خواهد بود. درواقع این موتور برقی در مقایسه با نسل فعلی، علاوه بر قدرت بیشتر و خنک‌کنندگی بهتر، هزینه‌ی ساخت کمتر و ابعاد کوچک‌تری دارد. باتوجه به اینکه قوای محرکه الکتریکی در خودروهای آینده سهم زیادی خواهند داشت، موتور تولیدی اکیوپ میک قدم مهمی به سوی آینده‌ی صنعت خودروسازی محسوب می‌شود. فولی در رابطه با موتور برقی شرکت خود گفت:

در بیشتر موتورهای آهنربای دائم شارژ محور فعلی بازار،  ورقه‌های آهنربا به‌صورت V شکل به‌دور محور قرار داده شده‌اند. این طرح از ۲۰ سال پیش توسط تویوتا در مدل پریوس استفاده شد که شرکت‌های دیگر هم بر اساس همین طرح موتورهای برقی خود را تولید کردند.

مشکل اصلی این طرح، سیستم خنک کننده است چرا که نزدیک شدن سردکننده به آهنرباها به‌منظور حفظ عملکرد مناسب آن‌ها در تمام شرایط مشکل خواهد بود. به همین دلیل، موتورهای الکتریکی با دو رقم قدرت دهی تعریف می‌شوند؛ نهایت قدرت خروجی و نهایت حفظ قدرت پیش از داغ شدن بیش از حد و اختلال در سیستم کلی.این دو رقم قدرت دهی در موتورسیکلت‌های برقی به‌صورت ساده‌تری قابل مشاهده است. بیشتر موتورسیکلت‌های برقی فعلی بازار پس از گذتش زمانی مشخص از سواری با سرعت بالا و شرایط سخت، قدرت کمتری در اختیار راننده قرار می‌دهند. این امر به‌دلیل داغ شدن بیش از حد سیستم است که کاملاً موتورسوار متوجه آن می‌شود. در نسل فعلی موتورهای برقی برای جلوگیری از این اتفاق، می‌توان از آهنرباهای با متریال گران قیمت‌تر نئودیمیم که مقاومت بیشتری در برابر حرارات بالا دارند، استفاده کرد.

فولی ادامه می‌دهد:

در موتور برقی پره‌ای، آهنرباها با زاویه‌ی ۹۰ درجه نسبت به محور قرار گرفته‌اند؛ مانند پره‌های چرخ. پره‌ها دور محور لایه‌سازی شده‌اند. درواقع این طرح از متریال مغناطیسی بهره بیشتری می‌برد؛ به بیان دیگر، در گشتاور مشخص ۲۵ درصد متریال کمتر مورد نیاز است یا بدون دست زدن به متریال، ۲۵ درصد گشتاور بیشتری تولید می‌شود. به‌دلیل اینکه آهنربا دقیقاً در بالای محور قرار گرفته است، می‌توان آب را داخل محور هدایت و آهنربا را مستقیماً خنک کرد. بنابراین با طرح پره‌ای گشتاور بیشتری در دسترس است اما مهم‌تر از آن، در این طرح آب به‌نزدیکی آهنربا می‌رسد و خنک کنندگی بهتر انجام می‌شود.

در طرح پره‌ای نیازی به آهنرباهای با متریال گران‌قیمت نیست. می‌توان از ارزان‌ترین آهنرباهای نئودیمیوم استفاده کرد، چرا که قابلیت خنک نگه‌داشتن و حفظ عملکرد آن‌ها وجود دارد.

برای مقایسه به موتوربرقی سیمنز که در سال ۲۰۱۵ معرفی شد، توجه کنید. موتوربرقی هواپیمای سیمنز بسیار سبک و پرقدرت بود؛ درحقیقت به ازای هر کیلوگرم، ۵ کیلووات انرژی تولید می‌شد. تیم مهندسی اکیوپ میک ادعا می‌کند که نسبت تولید انرژی به هر کیلوگرم وزن  موتور برقی پره‌ای این شرکت که ساخت آن کم هزینه و آسان بوده، ۹ کیلووات است. البته موتورهای برقی پره‌ای شکل فناوری جدیدی نیستند و سال‌ها در صنایع مختلف وجود داشته‌اند. مشکل اصلی این موتورها، عدم وجود روشی برای تولید کم هزینه‌تر بود.

فولی می‌گوید:

طرح موتورهای پره‌ای بسیار شناخته شده است. بسیاری از متخصصان شاغل در شرکت‌های بزرگ مانند جنرال الکتریک (GE) در مورد مزایای این موتورها مقاله منتشر کرده‌اند. دلیل اصلی محبوبیت طرح استاندارد موتورهای برقی، هزینه‌ی پایین ساخت آن‌ها است.

برای ساخت کم هزینه‌ی موتورهای برقی پره‌ای با چند چالش طراحی روبرو هستیم. طرح فعلی این موتورها قابل تولید است اما به‌دلیل هزینه‌ی بالای ساخت در سطح انبوه توجیه اقتصادی ندارد. ما در شرکت اکیوپ میک، از محور ارزان‌قیمت آلومینیومی چکش کاری و پرس شده، لایه‌بندی آهنرباها به دور آن و سیستم خنک‌کنندگی اختصاصی خود استفاده می‌کنیم که در مجموع هزینه‌ی بالایی ندارد. تمام فرآیند و متریال ساخت ما استاندارد است. از آنجایی که این موتورها کوچک‌تر و سبک‌تر هستند، پس می‌توان گفت که هزینه‌ی کلی آن نیز پایین‌تر است. در فرآیند ساخت موتور پره‌ای ما، هیچ روش غیرمعمولی وجود ندارد و همه‌چیز مشابه فرآیند ساخت فعلی موتورهای برقی صنعت خودروسازی است.

بر اساس تجربه‌ای که در ساخت موتورهای برقی در اختیار داریم، نسل جدید ساخته شده توسط ما ۵۰ درصد حجم و ۸۰ درصد تودهی موتورهای برقی فعلی است؛ کوچک‌تر و سبک‌تر به‌معنی قیمت کمتر است. رقم مشخص کاهش هزینه‌های ساخت آن در مقیاس تولید انبوه را نمی‌توانم اعلام کنم؛ فرآینده غیرمعمول گران‌قیمت وجود ندارد و متریال کمتری استفاده می‌شود. پس هزینه‌ی ساخت کمتر خواهد بود.

باتوجه به تجربه‌ی بالای فولی در ساخت سیستم‌های موجود در خودروهای فرمول یک که حاصل آن ارتباط و دوستی با مقامات شرکت‌های خودروساز جهانی بوده است، درک تمرکز اصلی مدیران ارشد اکیوپ میک بر همکاری با خودروسازان معتبر مشکل نیست. در حال حاضر این شرکت در دو پروژه‌ی بزرگ شرکت دارد. یکی از این پروژه‌ها محصول جدید خودروساز بریتانیایی، اریل (Ariel) است. محصول جدید اریل، ابرخودروی سبک وزن با قدرت ۱۱۸۰ اسب بخار است که تا سال ۲۰۲۰ به بازار عرضه می‌شود. ابرخودروی اریل با نام Ariel Hipercar، در هر چرخ خود به موتور برقی AMP200 شرکت اکیوپ میک مجهز خواهد شد.

از پروژه‌های دیگر اکیوپ میک، همکاری در ساخت اتوبوس‌های برقی است. فولی معتقد است که این اتوبوس‌های برقی باتوجه به بازار فروش در طول زمان ۵ تا ۱۰ سال، از نمونه‌های دیزلی ارزان‌تر خواهند بود. مدل‌های پروتوتایپ این اتوبوس‌ها در چند ماه آینده تولید و تست می‌شوند تا سال ۲۰۲۰ خط تولید این اتوبوس‌های برقی آغاز به‌کار کند. علاوه بر این پروژه‌ها، چند شرکت‌های دریایی و هوایی در حال مذاکره با مدیران اکیوپ میک جهت استفاده از نسل جدید موتورهای برقی پره‌ای این شرکت در محصولات خود هستند.

 منبع: زومیت