Осевые двигатели являются более предпочтительным вариантом для будущих высокопроизводительных автомобилей: они меньше, легче, эффективнее и открывают новые возможности. В пользу осевых двигателей делают выбор такие компании, как Mercedes-Benz AG (DMLRY) и Ferrari NV (RACE).
Дело в том, что такие двигатели намного меньше, чем преимущественно используемые радиальные двигатели, но при этом обладают большей мощностью.
Такие двигатели будут иметь решающие значение для упомянутых выше брендов, поскольку они стремятся электрифицировать автомобили, которые приносят компании престиж и огромную прибыль. Если в эпоху двигателей внутреннего сгорания более быстрый старт с места и более высокая максимальная скорость достигались за счет большего количества цилиндров двигателя, то теперь разработчики будут варьировать производительность электромобилей, максимально используя аккумуляторы с более легкими и эффективными двигателями.
Маркус Шефер, технический директор Mercedes отмечает, что соотношение мощности и веса новых двигателей действительно является рекордным. Теперь у производителей есть возможность использовать двигатели меньших габаритов.
При каждом нажатии на газ водители электромобилей подают сотни, а в некоторых случаях и тысячи ампер электрического тока на медные катушки. Когда на эти катушки подается напряжение, они становятся электромагнитами с силами притяжения и отталкивания. Магнитная сила, создаваемая статором, окружающим вращающийся ротор, создает крутящий момент, который приводит в движение колеса транспортного средства.
В осевых двигателях вместо того, чтобы ротор вращался внутри статора, дискообразные роторы вращаются рядом с центральным статором. Это приводит к тому, что ток проходит через машину в осевом направлении, а не радиально от центра. Поскольку двигатель создает крутящий момент при большем диаметре, требуется меньше материала. Компания Yasa, производитель двигателей, используемых в гибридах Ferrari SF90 и 296 GTB, использует всего несколько килограммов железа для своих статоров, тем самым снижая массу автомобиля на 85%.
Двигатели Yasa - работа Тима Вулмера, который на основе данного проекта написал докторскую диссертацию по электротехнике в Оксфордском университете. Через несколько лет после получения докторской степени Тимом Вулмером Jaguar Land Rover планировал использовать двигатели Yasa в C-X75, гибридно-электрическом двухместном автомобиле достаточной мощностью, чтобы конкурировать с Porsche 918 Spyder, McLaren P1 и Ferrari La Ferrari. В то время как JLR в конечном итоге отменила проект из-за финансовых ограничений, двигатели Yasa нашли свое применение в гибридном гиперкаре Koenigsegg Regera, за которым последовал Ferrari SF90.
В июле прошлого года Mercedes объявил о приобретении компании Yasa за нераскрытую сумму и намерении устанавливать ее двигатели на модели AMG, выпуск которых намечен на 2025 год.
Вулмер отмечает, что на протяжении всей истории автомобилестроения компании стремились самостоятельно производить двигатели. Теперь аккумуляторы и двигатели ‒ основные технологии, над которыми работают автопроизводители. Они признают важность долгосрочной дифференциации в этих направлениях и необходимость внедрять технологии внутри компании.
Профессор по устойчивым мобильным трансмиссиям в Школе инженерии и дизайна TUM в Мюнхене Мальте Яенш считает, что наиболее важным аспектом осевых двигателей является потенциал форм-фактора. Их меньший размер может позволить автопроизводителям устанавливать по одному двигателю на каждое колесо, что не представляется возможным при использовании радиальных двигателей.
Установка двигателя на каждое колесо, или, по крайней мере, по одному на каждую ось, может наделить электромобили отличными ходовыми характеристиками. Благодаря этой инновации можно изменять вектор крутящего момента, что позволяет лучше контролировать мощность, передаваемую на каждое отдельное колесо. Такие возможности значительно повышают маневренность автомобиля.
По словам Вулмера, двигатели Yasa также могут полностью устранить необходимость в силовой установке на так называемом скейтборде, снизу по центру электромобиля. Таким образом, у инженеров появилось бы больше места для установки аккумуляторов, увеличились бы размеры переднего и заднего багажников, или же дизайнеры могли бы экспериментировать с новыми аэродинамическими идеями.
Осевые двигатели небольших размеров и малого веса станут отличной альтернативой не только для высокопроизводительных автомобилей. Они также находят свое место в аэрокосмической промышленности, поэтому в прошлом году компания Yasa выделила свое электрическое авиационное подразделение Evolito. Электрический самолет Rolls-Royce Plc под названием Spirit of Innovation, использует три осевых двигателя для привода винта. Самолет может развивать скорость около 612 километров в час, что делает его быстрее истребителя Spitfire, который оснащался двигателем Rolls-Royce V12.
«Самое главное в этих самолетах ‒ их эффективность», ‒ отмечает Матеу Парр, руководитель проекта Spirit of Innovation в Rolls-Royce.
Однако вышеперечисленные достоинства осевых двигателей вовсе не означают, что производители полностью откажутся от радиальных двигателей, которые обеспечивают более высокую максимальную скорость. Именно этот факт побудил Ferrari использовать два радиальных двигателя на передней оси SF90, а также один осевой двигатель ‒ на задней. Для модели 296 GTB наиболее важной характеристикой является управляемость, поэтому использовался более легкий осевой двигатель.
«Выбор двигателя зависит лишь от того, какие ощущения от вождения Вы хотите подарить своим клиентам», ‒ подчеркнул Давиде Феррара, менеджер Ferrari по электромоторам.
Источник: www.bloomberg.com
