Elektrikli arabalar ağırdır ama aynı zamanda hızlı olduklarını da duymuş muydunuz? Otomobil tutkunlarının istekleri söz konusu olduğunda otomobil üreticileri bunu yanlış yapıyor. Hafif elektrikli spor arabalar ve spor arabalar şu anda satışta değil ve ağır hizmet pilleri ana suçlu olsa da, hikayenin tamamı bu değil. İyon piller diyete girmeden önce bu sorunların çoğunu çözebiliriz.
Bu elektrik motorları gibi şeylerle başlayacak. Günümüzün elektrikli araçları neredeyse tamamen radyal akılı makinelerle çalıştırılıyor. Verimlidirler ve üretimleri nispeten kolaydır, ancak nasıl çalıştıklarına bağlı olarak, araca yeterli güç sağlamak için nispeten uzun ve namlu şeklinde olmaları gerekir. Buna karşılık, eksenel akılı motorlar bir Frizbi gibi daha küçük ve daha düz olabilir ve yine de aynı potansiyeli gösterebilir. Bunun nedeni mıknatıslarının düzenlenme şeklidir. Eksenel bir motordaki manyetik kuvvet (veya akı), dikey veya radyal olarak değil, motorun dönme eksenine paralel olarak hareket eder. Bu, farklı biçimlerde olabilecekleri anlamına gelir.
Sorun, bunların büyük ölçekte üretilmesinin çok daha zor olması ve bu da bunların elektrikli araçlarda yaygın olarak benimsenmesini engellemektedir. Ancak bir şirketin çabaları sayesinde konsept nihayet kanatlarını açmaya hazır görünüyor.
Diğer elektrikli araç teknolojileri gibi eksenel akılı motorlar da yeni bir fikir değil. Fikir 1800'lerin başında Michael Faraday'ın elinde şekillendi. Ancak otomotiv endüstrisine olan ilginin yeniden canlanması için büyük ölçüde teşekkür etmeniz gereken bir kişi var: Dr. Tim Woolmer. Dr. Woolmer doktora tezini yazdığından beri bu kavrama kafayı takmış durumda. Tezini yaklaşık 20 yıl önce yaptığı araştırma, boyunduruksuz bölümlü armatür eksenel akılı motorunun yaratılmasına yol açtı. Büyümeye devam etmek için 2009 yılında YASA adında bir şirket kurdu ve 2021 yılında Mercedes-Benz tarafından satın alınmadan önce elektrikli araçlara yönelik YASA motorları tedarik etmek üzere otomobil üreticileriyle çok sayıda anlaşma imzaladı.
Yolculuğu basit bir soruyla başladı: "Neden elektrikli arabalar yok?" 2000'li yıllardaki bariz sınırlama pil teknolojisiydi, ancak bugün bu artık büyük bir engel değil. Gerçekten verimli ve hafif olmak için elektrikli araçların baştan sona bütün bir sistem olarak yeniden düşünülmesi gerekiyor ve Dr. Woolmer yapbozun anahtar parçasını buldu. Şirketinin teknolojisi birçok açıdan gerçekten satın almak isteyebileceğiniz elektrikli bir spor otomobilin anahtarını elinde tutuyor.
Neredeyse tüm elektrikli araçlardaki mevcut radyal akılı üniteler bu kadar verimliyse, Dr. Woolmer'ın neden elektrik motoru tasarımını incelemeye karar verdiğini merak ediyor olabilirsiniz. Sonuçta bana "Piller, şarj cihazları ve ilginç bulduğum diğer şeyler üzerinde çalışmaktan mutluluk duyarım" dedi. Ancak "kütle ayrışması" fikri onu eksenel akı tasarımlarına yönlendirdi. En azından kağıt üzerinde, yeni konfigürasyon, benzer çıktıya sahip radyal akıya kıyasla boyutta %30'luk bir azalma ve önemli ölçüde ağırlık tasarrufu vaat ediyor. Bu yüzde, özellikle iki veya üç motorlu elektrikli araçlarda düşündüğünüzden daha önemlidir. "Eğer 100-200 kilogram [220-440 pound] tasarruf edebilirsek, aracınızı gerçekten etkilemeye başlarsınız."
Sadece güç aktarım mekanizması açısından değil, aynı zamanda genel kalite ve paketleme açısından da. Elektrik motoru gibi bir bileşenin ağırlığını ve hacmini önemli ölçüde azaltabilmesi, onu destekleyen her şeyin daha hafif ve daha kompakt hale gelebileceği anlamına gelir. Bir sistem olarak arabalar daha verimli hale gelebilir. Daha büyük pilleri unutun; sahip olduğunuz piller sizi daha ileriye götürecektir. Uygulamanın bu yönde aşırıya kaçtığını görmedik ama tam tersini de kesinlikle gördük. Elbette 9,000-kiloluk Hummer EV'den bahsediyorum.
Eksenel akılı motorlar konsept olarak harikadır ancak seri üretimi radyal akılı motorlara göre daha zordur. Ek olarak, eksenel akılı motorlar çeşitli konfigürasyonlara sahiptir, bu nedenle Dr. Woolmer, büyük ölçekli geliştirme için hangilerinin en uygun olduğunu daraltmak zorunda kaldı.
Yaygın olarak SMC olarak bilinen yumuşak manyetik kompozitler adı verilen bir malzemeye ilgi duymaya başladıktan sonra 2000'li yılların sonlarında YASA konfigürasyonu üzerinde çalışmaya başladı. "Laminasyonları istiflemek yerine, çok basit aletler kullanarak üç boyutlu bir şekle bastırabilirsiniz." Bunun motor yapısı ve verimlilik açısından pek çok avantajı var, ancak "bir sınırlama var, o da yalnızca elinizin büyüklüğüne kadar parçalar yapabilmeniz." Bu, SMC'yi katı bir forma sıkıştırmak için gereken muazzam basınçtan kaynaklanmaktadır.
Bu sınırlama sonunda statorun (bakır sargıları içeren motorun sabit kısmı) bölümlenmesine yol açtı. Bu, üretilebilirlik, verimlilik ve tork yoğunluğunda şelale etkisi yaratır. O zamanlar bilmiyordu ama sadece bu teknoloji için bir gelecek inşa ediyordu. Artık bunu çözdüğüne göre -ve bunu çok kolaymış gibi gösteriyordu- 2009'da, kitlesel pazardaki elektrikli otomobiller yola çıkmadan önce tasarımı için yatırımcı bulması gerekiyordu. Aynı şekilde, bu gelişmiş motorları üretecek araçlar da mevcut değil. Dr. Woolmer, "Makineleri üretmek için çok sayıda makine tasarlamamız gerekiyor" diye açıklıyor ve şirketin motorlarını üretmek için şu anda kullanılan aletlerin yüzde 70'inin YASA tarafından özel olarak üretildiğini ekliyor.
Tahmin edebileceğiniz gibi Dr. Woolmer pek çok şüpheyle karşılandı. İlk yatırımcılarla yapılan görüşmelerin şu şekilde ilerlediğini söyledi: "Elektrikli araç yok. Ürününüzün pazarı yok. Bir pazar olsa bile, teknolojinizi satmaya başlasanız bile para kaybedersiniz ve bu durum kötüleşecek. felaket olur."
Bu Asaph'ın durmasını engellemedi. Şirket, kuruluşundan kısa bir süre sonra ilk büyük atılımını 2010 yılında Jaguar C-X75 konsept otomobilinin motorunu yaparak gerçekleştirdi. Alışılmışın dışında türbinle çalışan hibrit elektrikli süper otomobil, 2015'teki James Bond'da büyük ses getirmesine rağmen hiçbir zaman üretime girmedi. "Hayalet" filmi. Daha sonra, 2015 yılında bu teknolojiye sahip ilk üretim otomobili olan 2 milyon dolarlık Koenigsegg Regera plug-in hibrit süper otomobilinde YASA motorları tedarik etti. Şirket hâlâ dış ortaklarla çalışmasına rağmen, şirket Mercedes tarafından satın alınmadan önce Ferrari ve McLaren'den siparişler alındı.
Yine de 2023'te piyasada kitlesel pazara yönelik eksenel akışlı elektrikli araçlar hâlâ olmayacak. Neden? Pek çok otomobil üreticisi, YASA'nın çalışmalarının gerçekten kullanıma sunulmasından önce geliştirilen ilk elektrikli ürünlerini yeni satmaya başlıyor. Ek olarak eksenel akılı motorlar, düz profilleri nedeniyle motor ile şanzıman arasına montaj için idealdir; dolayısıyla yüksek performanslı hibritler, üreticilerin teknolojiyi test etmesi için doğal bir başlangıç noktası gibi görünmektedir.
Tamamen elektrikli araçlardaki gerçek fırsat henüz hayata geçmedi ancak Dr. Woolmer bunun yalnızca bir zaman meselesi olduğunu söylüyor. Meraklı otomobillerin geleceğini, şimdiye kadar otomotiv endüstrisinde konuştuğum (kayıtlarda) herkesten daha iyi anlıyor ve meselenin sadece saatte 60 mil hıza ne kadar hızlı çıkabileceğinizle ilgili olmadığını anlıyor. Bana "Herkes hızlı elektrikli arabalar üretiyor ve bunun da bir bedeli var" dedi. Bunu yapmanın kolay olduğu ortaya çıktı. Tesla, General Motors ve diğerleri gibi şirketlerin çok sayıda hızlı, ağır iş makinesini görebiliriz. Ama artık "zihniyet değişti. Herkes hızlı olduklarının farkında. Şimdi bir sonraki değişiklik onları nasıl daha çekici hale getireceğimiz, nasıl daha ilgi çekici hale getireceğimiz."
Bunu yapmak için araca daha fazla pil sığdırmak yerine ağırlığın azaltılması ve enerjinin daha verimli kullanılması gerekir. Bu tam olarak eksenel akılı motor teknolojisinin izin verdiği şeydir. Dr. Woolmer bana "Piller geliştikçe, mimari optimize edildikçe ve alt bileşen ağırlıkları düştükçe içten yanmalı araçlardan daha hafif olmamaları için hiçbir neden yok" dedi.
Tüm bunlar, YASA'nın şu anda geliştirilmekte olan ve önümüzdeki on yılda sahneye çıkacak yeni nesil eksenel akılı motorlarının ortaya çıkmasına neden oldu. Motorlar "kilogram başına 30 kW'tan [40 hp] fazla güç üretecek." Etkisi neredeyse inanılmaz. 300-Beygir gücündeki bir hafta sonu koşusu, ortalama karpuzdan daha hafif bir motorla çalıştırılabilir.
En önemlisi, piller hâlâ çoğu insanın isteyebileceğinden daha ağır olsa bile elektrikli arabaların sürüşünü ve bugünkünden farklı hissetmesini sağlayacak. "[Orijinal ekipman üreticileri] elektrikli araçlarda, özellikle de benzinli ve dizel araçlara sahip olduklarında farklılık bulmaya çalışıyorlar." YASA'nın üstün olduğu yeni teknolojiler, niş pazarlar oluşturmanın ve benzersiz bir sürüş deneyimi sağlamanın anahtarı olacak.
İdeal motor konfigürasyonu henüz belirlenmemiştir. İçten yanmalı motorlu otomobiller yaklaşık 100 yıldır geliştiriliyor ve elektrikli otomobillerin hemen her konuda daha iyi olmasını bekleyemeyiz. Yine de vaat açıktır. YASA'nın yeni nesil motoru çıktığında piller, güç elektroniği ve daha birçok alanda da iyileştirmeler olacak. Şüphecilik haklı, ancak teknoloji gerçekten var ve yeni nesil ucuz, hafif ve basit spor arabaların kapısını açmaya hazır.
