موتورهاي برقي جديد و انقلاب در خودروهاي الكتريكي

يان فولي كه پيش از اين نقش پررنگي در طراحي سيستم تعليق انطباقي خودروي تيم فرمول يك لوتوس و سيستم بازيابي انرژي كينتيك (KERS) خودروي تيم ويليامز داشت، مدتي است كه شركت مستقل خود با نام اكيوپ مِيك (Equipmake) را اداره مي‌كند. فولي با تأسيس اكيوپ ميك در حوزه‌ي قواي محركه‌ي الكتريكي فعاليت دارد كه اخيراً با طرح جديد موتور برقي توجه رسانه‌ها را به خود جلب كرده است.

موتور برقي اين شركت بر اساس طرح پره‌اي آهنرباها به‌دور محور شكل گرفته است كه به گفته‌ي فولي، گشتاور و قدرت توليدي آن فوق‌العاده بالا خواهد بود. درواقع اين موتور برقي در مقايسه با نسل فعلي، علاوه بر قدرت بيشتر و خنك‌كنندگي بهتر، هزينه‌ي ساخت كمتر و ابعاد كوچك‌تري دارد. باتوجه به اينكه قواي محركه الكتريكي در خودروهاي آينده سهم زيادي خواهند داشت، موتور توليدي اكيوپ ميك قدم مهمي به سوي آينده‌ي صنعت خودروسازي محسوب مي‌شود. فولي در رابطه با موتور برقي شركت خود گفت:

در بيشتر موتورهاي آهنرباي دائم شارژ محور فعلي بازار،  ورقه‌هاي آهنربا به‌صورت V شكل به‌دور محور قرار داده شده‌اند. اين طرح از ۲۰ سال پيش توسط تويوتا در مدل پريوس استفاده شد كه شركت‌هاي ديگر هم بر اساس همين طرح موتورهاي برقي خود را توليد كردند.

اشكال اصلي اين طرح، سيستم خنك كننده است چرا كه نزديك شدن سردكننده به آهنرباها به‌منظور حفظ عملكرد مناسب آن‌ها در تمام شرايط اشكال خواهد بود. به همين دليل، موتورهاي الكتريكي با دو رقم قدرت دهي تعريف مي‌شوند؛ نهايت قدرت خروجي و نهايت حفظ قدرت پيش از جديد شدن بيش از حد و اختلال در سيستم كلي.اين دو رقم قدرت دهي در موتورسيكلت‌هاي برقي به‌صورت ساده‌تري قابل مشاهده است. بيشتر موتورسيكلت‌هاي برقي فعلي بازار پس از گذتش زماني مشخص از سواري با سرعت بالا و شرايط سخت، قدرت كمتري در اختيار راننده قرار مي‌دهند. اين امر به‌دليل جديد شدن بيش از حد سيستم است كه كاملاً موتورسوار متوجه آن مي‌شود. در نسل فعلي موتورهاي برقي براي جلوگيري از اين اتفاق، مي‌توان از آهنرباهاي با متريال گران ارزش‌تر نئوديميم كه مقاومت بيشتري در برابر حرارات بالا دارند، استفاده كرد.

فولي ادامه مي‌دهد:

در موتور برقي پره‌اي، آهنرباها با زاويه‌ي ۹۰ درجه نسبت به محور قرار گرفته‌اند؛ مانند پره‌هاي چرخ. پره‌ها دور محور لايه‌سازي شده‌اند. درواقع اين طرح از متريال مغناطيسي بهره بيشتري مي‌برد؛ به بيان ديگر، در گشتاور مشخص ۲۵ درصد متريال كمتر مورد نياز است يا بدون دست زدن به متريال، ۲۵ درصد گشتاور بيشتري توليد مي‌شود. به‌دليل اينكه آهنربا دقيقاً در بالاي محور قرار گرفته است، مي‌توان آب را داخل محور هدايت و آهنربا را مستقيماً خنك كرد. بنابراين با طرح پره‌اي گشتاور بيشتري در دسترس است اما مهم‌تر از آن، در اين طرح آب به‌نزديكي آهنربا مي‌رسد و خنك كنندگي بهتر در طرح پره‌اي نيازي به آهنرباهاي با متريال گران‌ارزش نيست. مي‌توان از ارزان‌ترين آهنرباهاي نئوديميوم استفاده كرد، چرا كه قابليت خنك نگه‌داشتن و حفظ عملكرد آن‌ها وجود دارد.

فولي مي‌گويد:

طرح موتورهاي پره‌اي بسيار شناخته شده است. بسياري از متخصصان شاغل در شركت‌هاي بزرگ مانند جنرال الكتريك (GE) در مورد مزاياي اين موتورها مقاله منتشر كرده‌اند. دليل اصلي محبوبيت طرح استاندارد موتورهاي برقي، هزينه‌ي پايين ساخت آن‌ها است.براي ساخت كم هزينه‌ي موتورهاي برقي پره‌اي با چند چالش طراحي روبرو هستيم. طرح فعلي اين موتورها قابل توليد است اما به‌دليل هزينه‌ي بالاي ساخت در سطح انبوه توجيه اقتصادي ندارد. ما در شركت اكيوپ ميك، از محور ارزان‌ارزش آلومينيومي چكش كاري و پرس شده، لايه‌بندي آهنرباها به دور آن و سيستم خنك‌كنندگي اختصاصي خود استفاده مي‌كنيم كه در مجموع هزينه‌ي بالايي ندارد. تمام فرآيند و متريال ساخت ما استاندارد است. از آنجايي كه اين موتورها كوچك‌تر و سبك‌تر هستند، پس مي‌توان گفت كه هزينه‌ي كلي آن نيز پايين‌تر است. در فرآيند ساخت موتور پره‌اي ما، هيچ روش غيرمعمولي وجود ندارد و همه‌چيز مشابه فرآيند ساخت فعلي موتورهاي برقي صنعت خودروسازي است.بر اساس تجربه‌اي كه در ساخت موتورهاي برقي در اختيار داريم، نسل جديد ساخته شده توسط ما ۵۰ درصد حجم و ۸۰ درصد تودهي موتورهاي برقي فعلي است؛ كوچك‌تر و سبك‌تر به‌معني ارزش كمتر است. رقم مشخص كاهش هزينه‌هاي ساخت آن در مقياس توليد انبوه را نمي‌توانم اعلام كنم؛ فرآينده غيرمعمول گران‌ارزش وجود ندارد و متريال كمتري استفاده مي‌شود. پس هزينه‌ي ساخت كمتر خواهد بود.

باتوجه به تجربه‌ي بالاي فولي در ساخت سيستم‌هاي موجود در خودروهاي فرمول يك كه حاصل آن ارتباط و دوستي با مقامات شركت‌هاي خودروساز جهاني بوده است، درك تمركز اصلي مديران ارشد اكيوپ ميك بر همكاري با خودروسازان معتبر اشكال نيست. در حال حاضر اين شركت در دو پروژه‌ي بزرگ شركت دارد. يكي از اين پروژه‌ها محصول جديد خودروساز بريتانيايي، اريل (Ariel) است. محصول جديد اريل، ابرخودروي سبك وزن با قدرت ۱۱۸۰ اسب بخار است كه تا سال ۲۰۲۰ به بازار عرضه مي‌شود. ابرخودروي اريل با نام Ariel Hipercar، در هر چرخ خود به موتور برقي AMP200 شركت اكيوپ ميك مجهز خواهد شد.

از پروژه‌هاي ديگر اكيوپ ميك، همكاري در ساخت اتوبوس‌هاي برقي است. فولي معتقد است كه اين اتوبوس‌هاي برقي باتوجه به بازار فروش در طول زمان ۵ تا ۱۰ سال، از نمونه‌هاي ديزلي ارزان‌تر خواهند بود. مدل‌هاي پروتوتايپ اين اتوبوس‌ها در چند ماه آينده توليد و تست مي‌شوند تا سال ۲۰۲۰ خط توليد اين اتوبوس‌هاي برقي آغاز به‌كار كند. علاوه بر اين پروژه‌ها، چند شركت‌هاي دريايي و هوايي در حال مذاكره با مديران اكيوپ ميك جهت استفاده از نسل جديد موتورهاي برقي پره‌اي اين شركت در محصولات خود هستند.