Ενώ τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα (BEV) θεωρούνται κατασκευαστικά πολύ ίδια, η πραγματικότητα είναι ότι οι ηλεκτροκινητήρες τους διαφέρουν σημαντικά ως προς τον σχεδιασμό και τα χαρακτηριστικά απόδοσης.
Πέρα από τα βασικά εξαρτήματα του ρότορα και του στάτη, η κατασκευή και η τεχνολογία που χρησιμοποιούνται στους ηλεκτροκινητήρες παίζουν καθοριστικό ρόλο στον καθορισμό της ροπής, της παροχής ισχύος και της συνολικής οδηγικής εμπειρίας.
Έτσι, συναντάμε διάφορους τύπους ηλεκτροκινητήρων, κυρίως τους επαγωγικούς ασύγχρονους, τους ασύγχρονους με εξωτερικές ψήκτρες και τους σύγχρονους μόνιμου μαγνήτη, όπως έχουμε εξηγήσει στο σχετικό μας άρθρο.
Ιστορικά, οι απλοί κινητήρες με ψήκτρες (συνεχούς ρεύματος) ήταν οι πρώτοι που χρησιμοποιήθηκαν στα πρώτα ηλεκτρικά οχήματα, με ένα συρμάτινο πηνίο απευθείας στον δρομέα και μαγνήτες στον στάτη. Ωστόσο, ο σχεδιασμός αυτός είχε μειονεκτήματα, όπως έντονες τριβές, φθορά στις περιελίξεις και περιορισμένες τελικές ταχύτητες.
Σήμερα υπάρχουν περιπτώσεις, όπως στο σύστημα κίνησης eDrive 5ης γενιάς της BMW, που αυτά τα ηλεκτρομοτέρ με εναλλασσόμενο ρεύμα (AC) και ελάχιστη παρουσία σπάνιων γαιών, διαθέτουν εξαιρετική απόδοση, φτάνοντας έως τους 620 ίππους και τα 1.000+ Nm ροπής στο BMW iX M60.
Ωστόσο, οι κινητήρες χωρίς ψήκτρες έχουν επικρατήσει στα σύγχρονα EV, χρησιμοποιώντας τεχνολογίες όπως οι σύγχρονοι κινητήρες με μόνιμα διεγερμένους μαγνήτες (PSM) και οι ασύγχρονοι επαγωγικοί κινητήρες.
Οι ασύγχρονοι επαγωγικοί κινητήρες, που έχουν τις ρίζες τους στο έργο του Nikola Tesla, χρησιμοποιούν συρμάτινες περιελίξεις τόσο στον στάτη όσο και στον δρομέα για να προκαλέσουν περιστροφή μέσω ενός συνεχώς μεταβαλλόμενου μαγνητικού πεδίου. Αν και είναι αξιόπιστοι και οικονομικά αποδοτικοί, οι κινητήρες αυτοί έχουν μειονεκτήματα, όπως χαμηλότερη μέγιστη απόδοση και μεγαλύτερη, βαρύτερη κατασκευή.
Οι σύγχρονοι κινητήρες μόνιμων μαγνητών, μια άλλη παραλλαγή χωρίς ψήκτρες, χρησιμοποιούν μόνιμους μαγνήτες για τον δρομέα και τροφοδοτούν με ρεύμα αποκλειστικά τον στάτη. Αυτός ο σύγχρονος σχεδιασμός προσφέρει μια συμπαγή, ελαφριά λύση με τεράστια ροπή κατά την εκκίνηση. Παρά το γεγονός ότι είναι πιο δύσκολο να εφαρμοστούν, αυτοί οι κινητήρες έχουν γίνει ο κανόνας στα πρόσφατα EV, συμπεριλαμβανομένων εκείνων της Tesla.
Κοιτάζοντας μπροστά, η βιομηχανία διερευνά τους κινητήρες αξονικής ροής, μια απόκλιση από τους κινητήρες ακτινικής ροής που επικρατούν σήμερα. Οι κινητήρες αξονικής ροής, με τους αγωγούς να διατάσσονται ακτινικά και το μαγνητικό πεδίο να κινείται κατά μήκος του άξονα του δρομέα, υπόσχονται υψηλότερη απόδοση και μειωμένη εξάρτηση από μέταλλα σπάνιων γαιών.
Κατασκευαστές όπως η Koenigsegg και η YASA έχουν αναδείξει τις δυνατότητες των κινητήρων αξονικής ροής, επιτυγχάνοντας αξιοσημείωτες πυκνότητες ισχύος με χαμηλότερες απαιτήσεις σε υλικά.
Καθώς η τεχνολογία συνεχίζει να εξελίσσεται, οι ηλεκτρικοί κινητήρες είναι έτοιμοι να εξελιχθούν περαιτέρω, προσφέροντας ελαφρύτερες, ισχυρότερες και αποδοτικότερες λύσεις. Η μετάβαση από τους τωρινούς κινητήρες στους κινητήρες αξονικής ροής μπορεί να σηματοδοτήσει το επόμενο κεφάλαιο, ανοίγοντας το δρόμο για μια νέα εποχή κινητήριων συστημάτων ηλεκτροκίνησης που θα επαναπροσδιορίσουν την οδηγική εμπειρία.
Στο όχι και τόσο μακρινό μέλλον, ένα καθημερινό σας SUV θα μπορούσε να διαθέτει έναν κινητήρα αξονικής ροής και ίσως βρεθούμε να αναπολούμε την εποχή των κινητήρων ακτινικής ροής ως μια νοσταλγική υποσημείωση στην ιστορία της αυτοκινητοβιομηχανίας.
Μπορεί να σε ενδιαφέρουν…
- Γιατί η ηλεκτρική ιπποδύναμη είναι τόσο φτηνή
- Πως λειτουργεί η πλατφόρμα 800 Volt στα ηλεκτρικά αυτοκίνητα
- Πως λειτουργεί ο κινητήρας αξονικής ροής
- Πως λειτουργούν οι ηλεκτροκινητήρες στα ηλεκτρικά αυτοκίνητα
- Γιατί η ισχύς μετριέται σε ίππους και όχι σε kW;
- Προσοχή, λεξικό υψηλής τάσης!
- Ισχύς & ροπή, παράλληλοι βίοι…
