Mérföldkő lehet az elektromos hajtástechnikában, hogy egy sorozatgyártásra érett rekordteljesítményű axiális fluxusmotort fejlesztettek Kínában. A technológiai áttörés révén elérhető jelentős méret- és súlycsökkentés alapjaiban rendezheti át az elektromosjármű-ipar és a robotika piacát.
A PanGood Power és a Kínai Tudományos Akadémia ningbói anyagtudományi intézetének közös fejlesztése mérföldkőnek számít az elektromos hajtástechnikában. A bemutatott, úgynevezett axiális fluxusmotor elképesztő, 25,73 kW/kg teljesítménysűrűséget ér el, mégpedig 18 ezer fordulat/perc csúcsfordulatszám mellett. A technológia az eVTOL (elektromos függőleges fel- és leszállású városi személy- és áruszállító légi járművek) piacán is meghatározó szereplővé válhat.
Faraday öröksége frissítve
Az axiális fluxusmotorok koncepciója a 19. század közepén Michael Faraday munkássága nyomán vált ismertté, ám a hagyományos, radiális (sugárirányú) fluxusú motorok évtizedekig dominálták a piacot a gyártástechnológia korlátai miatt.
Az axiális elrendezésnél a mágneses fluxus a tengellyel párhuzamosan halad, ami lehetővé teszi a motor korong alakú, lapos kialakítását.
Ennek a legnagyobb előnye, hogy a nyomaték a külső átmérőhöz közel, nagyobb erőkarral generálódik, ami jelentős, akár 50 százalékos tömeg- és méretcsökkentést tesz lehetővé a hagyományos megoldásokhoz képest. A technológiai áttörést a ritkaföldfémmágnesek fejlődése, a szilícium-karbid (SiC)-alapú teljesítményelektronika és a precíziós gyártás együttes alkalmazása tette lehetővé.
Anyagtudományi fejlődés
A kínai fejlesztők szerint az igazi áttörést egy speciálisan axiális fluxusmotorokhoz tervezett állandó, azaz permanens mágnesanyag kifejlesztése jelentette. A mikrostruktúra-optimalizálással és a kémiai formula finomhangolásával három területen értek el előrelépést. Egyfelől sikerült elérni a térfogategységre eső mágneses energia növelését, ami közvetlenül javítja a teljesítménysűrűséget. Továbbá javult a termikus stabilitás, dacára annak, hogy az axiális kialakításban nehezebb a hőelvezetés; az új anyag nagy terhelésnél megakadályozza a teljesítményvesztést okozó demagnetizációt. Emellett a mechanikai szilárdságot is jelentősen növelték, ugyanis a 18 ezres fordulatszámon a korong alakú rotoron ébredő centrifugális erők rendkívül nagyok, ám az új fémötvözet ezeket a deformációs erőket is biztonsággal kezeli. Összességében tehát
a fő műszaki áttörés egy új, kifejezetten az axiális fluxusmotorokra szabott nagy teljesítményű anyagrendszer, amely javítja a teljesítménysűrűséget, megőrzi a hőmérsékleti stabilitást és a mechanikai szilárdságot, ráadásul teljes mértékben kompatibilis a sorozatgyártással.
A technológia több ipari alkalmazásban használható:
Elektromos járművek
Ebben az iparágban a méret- és tömegcsökkentés a legfontosabb a hatótáv és a menetdinamika javítása érdekében. A 25,73 kW/kg-os teljesítménysűrűség azt jelenti, hogy egy hagyományosan 40-50 kg-os motor akár 15-20 kg-ra is könnyíthető. Bár a kínai piacon jelentős a verseny – a Xiaomi 28 ezres fordulatszámú radiális motorjaival vagy a BYD költséghatékony megoldásaival –, az axiális technológia a helytakarékos elrendezésével kivételes előnyt nyújt a sportautók és hibrid hajtásrendszerek számára, akár a nehézjárművek (buszok, teherautók) terén is.
Humanoid robotika
A robotikában a nyomatéksűrűség meghatározza az ízületek erejét és a gép tömegét. A PanGood–CAS által kifejlesztett motor 293 Nm/kg nyomatéksűrűsége 22 százalékkal haladja meg a jelenlegi piaci átlagot, ami közvetlen hatással van a humanoid robotok (pl. Tesla Optimus, Figure) mozgékonyságára és üzemidejére.
Kis magasságú légi közlekedés (eVTOL)
A városi személyszállító légi taxik kialakuló piacán, vagyis az eVTOL-szektorban, ahol Kína globális vezető szerepre tör, minden gramm megtakarítása a hasznos teher növekedését vagy a biztonságosabb repülési időt eredményez. Az axiális motor itt egy olyan optimalizációs eszköz, amely a súly miatt korlátozott akkumulátorkapacitás hatékonyabb kihasználását teszi lehetővé.
Iparági következmények
A PanGood és a Kínai Tudományos Akadémia fejlesztése túllép a laboratóriumi kísérleteken, és piacra lépési szándékot jelez. Mivel az axiális motorok eddig elsősorban európai (pl. YASA) és észak-amerikai startupok vadászterületét jelentették, a kínai gyártási megoldások megjelenése átrendezheti a piaci viszonyokat a modern elektromotorok szegmensében.
Mivel Kína uralja a ritkaföldfém-ellátási láncot, a motortechnológiai dominancia megszerzésével a nyugati versenytársai egy újabb területen válhatnak függővé az ázsiai országtól.
Mégpedig azért, mert egyszerre lesznek kiszolgáltatva az alapanyag-ellátásnak és a technológiai innovációnak, ami megerősíti, hogy az elektromos hajtástechnika globális innovációs súlypontja egyre inkább Kelet felé tolódik.
Forrás: makronom.eu