Le auto elettriche sono pesanti, ma hai sentito che sono anche veloci? Quando si tratta di ciò che vogliono gli appassionati di automobili, le case automobilistiche sbagliano. Le auto sportive elettriche leggere e le auto sportive non sono attualmente in vendita e, sebbene le batterie pesanti siano il principale colpevole, questa non è tutta la storia. Possiamo risolvere molti di questi problemi prima che le batterie agli ioni si mettano a dieta.
Questo inizierà con cose come i motori elettrici. I veicoli elettrici di oggi sono alimentati quasi interamente da macchine a flusso radiale. Sono efficienti e relativamente facili da produrre, ma a seconda di come funzionano, devono essere relativamente lunghi e a forma di botte per fornire potenza sufficiente all’auto. Al contrario, i motori a flusso assiale possono essere più piccoli e piatti come un frisbee e mostrare comunque lo stesso potenziale. Ciò è dovuto al modo in cui sono disposti i loro magneti. La forza magnetica (o flusso) in un motore assiale viaggia parallelamente all'asse di rotazione del motore anziché perpendicolarmente o radialmente. Ciò significa che possono assumere forme diverse.
Il problema è che sono molto più difficili da produrre su larga scala, il che ne ha ostacolato l’adozione diffusa nei veicoli elettrici. Tuttavia, grazie agli sforzi di un’azienda, il concetto sembra finalmente pronto a prendere il volo.
Come altre tecnologie per veicoli elettrici, i motori a flusso assiale non sono un’idea nuova. L'idea prese forma nelle mani di Michael Faraday agli inizi del 1800. Tuttavia, bisogna ringraziare in gran parte un uomo per il rinnovato interesse per l’industria automobilistica: il Dr. Tim Woolmer. Il dottor Woolmer è ossessionato da questo concetto sin da quando ha scritto la sua tesi di dottorato. tesi quasi 20 anni fa, la sua ricerca ha portato alla creazione del motore a flusso assiale con armatura segmentata senza giogo. Ha fondato una società chiamata YASA nel 2009 per continuare a crescere, firmando numerosi accordi con case automobilistiche per la fornitura di motori YASA per veicoli elettrici prima di essere acquisito da Mercedes-Benz nel 2021.
Il suo viaggio è iniziato con una semplice domanda: "Perché non esistono le auto elettriche?" L’ovvia limitazione negli anni 2000 era la tecnologia delle batterie, ma oggi questo non rappresenta più un grosso ostacolo. Per essere veramente efficienti e leggeri, i veicoli elettrici devono essere ripensati da zero come un intero sistema, e il Dr. Woolmer ha trovato un pezzo chiave del puzzle. In molti modi, la tecnologia della sua azienda è la chiave per un'auto sportiva elettrica che potresti davvero voler acquistare.
Forse ti starai chiedendo perché il Dr. Woolmer ha deciso di esaminare la progettazione di motori elettrici se le unità di flusso radiale esistenti in quasi tutti i veicoli elettrici sono così efficienti. Dopotutto, mi ha detto: "Sarei felice di lavorare su batterie, caricabatterie e qualsiasi altra cosa trovo interessante". Tuttavia, l'idea della "decomposizione di massa" lo portò a progetti di flusso assiale. Almeno sulla carta, la nuova configurazione promette una riduzione delle dimensioni del 30% e un notevole risparmio di peso rispetto a un flusso radiale di potenza simile. Questa percentuale è più importante di quanto si pensi, soprattutto in un veicolo elettrico a doppio o triplo motore. "Se riusciamo a risparmiare 100-200 chilogrammi [220-440 libbre], inizierai ad avere un impatto reale sul tuo veicolo."
Non solo dal punto di vista del propulsore, ma anche dal punto di vista della qualità generale e del packaging. Se un componente come un motore elettrico può perdere peso e volume considerevoli, ciò significa di fatto che tutto ciò che lo sostiene può diventare più leggero e compatto. Come sistema, le automobili possono diventare più efficienti. Dimentica le batterie più grandi: quelle che hai ti porteranno più lontano. Non abbiamo visto la pratica arrivare agli estremi in questa direzione, ma abbiamo certamente visto il contrario. Sto ovviamente parlando dell'Hummer EV da 9,000-libbre.
I motori a flusso assiale sono ottimi concettualmente, ma sono più difficili da produrre in serie rispetto ai motori a flusso radiale. Inoltre, i motori a flusso assiale sono disponibili in una varietà di configurazioni, quindi il dottor Woolmer ha dovuto restringere il campo su quali fossero più adatti per lo sviluppo su larga scala.
Ha iniziato a lavorare sulla configurazione YASA alla fine degli anni 2000 dopo essersi interessato a un materiale chiamato compositi magnetici morbidi, comunemente noti come SMC. "Invece di impilare i laminati, puoi pressarli in una forma tridimensionale utilizzando strumenti molto semplici." Ciò presenta molti vantaggi in termini di costruzione ed efficienza del motore, ma "esiste una limitazione: è possibile realizzare solo parti delle dimensioni di una mano". ." Ciò è dovuto all'enorme pressione necessaria per comprimere l'SMC in una forma solida.
Questa limitazione alla fine portò alla segmentazione dello statore (la parte fissa del motore contenente gli avvolgimenti in rame). Ciò crea un effetto a cascata in termini di producibilità, efficienza e densità di coppia. All'epoca non lo sapeva, ma stava semplicemente costruendo un futuro per questa tecnologia. Ora che lo aveva capito – e lo faceva sembrare così facile – doveva solo trovare investitori per il suo progetto nel 2009, prima che le auto elettriche del mercato di massa arrivassero sulla strada. Allo stesso modo, gli strumenti per costruire questi motori avanzati non esistono. "Dobbiamo progettare molti macchinari per costruire le macchine", spiega il dottor Woolmer, aggiungendo che il 70% degli strumenti attualmente utilizzati per costruire i motori dell'azienda sono realizzati su misura da YASA.
Come ci si potrebbe aspettare, il dottor Woolmer è stato accolto con molto scetticismo. Ha detto che le prime conversazioni con gli investitori sono andate più o meno così: "Non esiste un veicolo elettrico. Non esiste un mercato per il tuo prodotto. Anche se ci fosse un mercato, anche se inizi a vendere la tua tecnologia, perderai denaro e essere un disastro."
Ciò non impedì ad Asaf di fermarsi. Poco dopo la sua fondazione, l'azienda ha fatto il suo primo grande passo avanti nel 2010, costruendo il motore per la concept car Jaguar C-X75. La non ortodossa supercar ibrida elettrica alimentata a turbina non è mai entrata in produzione, anche se ha fatto scalpore nel film James Bond del 2015. Il film "Ghost". Successivamente, nel 2015, ha fornito i motori YASA alla supercar ibrida plug-in Koenigsegg Regera da 2 milioni di dollari, la prima vettura di serie dotata di questa tecnologia. Successivamente furono ricevuti ordini da Ferrari e McLaren prima che la società fosse acquisita da Mercedes, sebbene l'azienda lavorasse ancora con partner esterni.
Tuttavia, nel 2023 non ci saranno ancora veicoli elettrici a flusso assiale sul mercato di massa. Perché? Ebbene, molte case automobilistiche stanno appena iniziando a vendere i loro primi prodotti elettrici, che sono stati sviluppati prima che il lavoro di YASA diventasse realmente disponibile. Inoltre, i motori a flusso assiale sono ideali per il montaggio tra il motore e la trasmissione grazie al loro profilo piatto, quindi gli ibridi ad alte prestazioni sembrano essere un punto di partenza naturale per i produttori per testare la tecnologia.
Le reali opportunità offerte dai veicoli esclusivamente elettrici devono ancora concretizzarsi, ma il dottor Woolmer afferma che è solo questione di tempo. Capisce il futuro delle auto per appassionati meglio di chiunque altro nel settore automobilistico con cui abbia mai parlato (a verbale), e capisce che non si tratta solo di quanto velocemente puoi raggiungere i 60 mph. "Tutti stanno costruendo auto elettriche veloci, e il risultato finale è minimo," mi ha detto. Si scopre che è facile da fare. Possiamo vedere molte macchine veloci e pesanti di aziende come Tesla, General Motors e altre. Ma ora "la mentalità è cambiata. Tutti si rendono conto che sono veloci. Ora il prossimo cambiamento è come renderli più attraenti, come renderli più interessanti".
Per fare ciò è necessario ridurre il peso e utilizzare l’energia in modo più efficiente, invece di inserire semplicemente più batterie nell’auto. Questo è esattamente ciò che consente la tecnologia dei motori a flusso assiale. "Man mano che le batterie migliorano, l'architettura viene ottimizzata e il peso dei sottocomponenti diminuisce, non c'è davvero alcun motivo per cui non possano essere più leggere dei veicoli a combustione interna," mi ha detto il dottor Woolmer.
Tutto ciò ha dato origine alla prossima nuova generazione di motori a flusso assiale YASA, che sono attualmente in fase di sviluppo e entreranno sulla scena questo decennio. I motori "produrranno più di 30 kW [40 CV] per chilogrammo". L’impatto è quasi incredibile. Un 300-runabout da fine settimana può essere alimentato da un motore che pesa meno di un'anguria media.
Ancora più importante, farà sì che le auto elettriche si guidino e sembrino diverse da quelle di oggi, anche se le batterie saranno ancora più pesanti di quanto la maggior parte delle persone vorrebbe. "[I produttori di apparecchiature originali] stanno cercando di differenziarsi nei veicoli elettrici, soprattutto quando hanno veicoli a benzina e diesel." Le nuove tecnologie come quella in cui YASA eccelle saranno fondamentali per ritagliarsi mercati di nicchia e fornire un’esperienza di guida unica.
La configurazione ideale del motore deve ancora essere determinata. Le auto con motore a combustione interna sono in fase di sviluppo da quasi 100 anni e non possiamo aspettarci che le auto elettriche siano subito migliori in tutto. Tuttavia, la promessa è chiara. Quando uscirà il motore di prossima generazione di YASA, ci saranno anche miglioramenti nelle batterie, nell'elettronica di potenza e altro ancora. Lo scetticismo è giustificato, ma la tecnologia esiste davvero ed è pronta ad aprire le porte a una nuova generazione di auto sportive economiche, leggere e semplici.
