GM наконец нашла святой Грааль для мира электромобилей: цены скоро рухнут

Сегодня все батарейные электромобили (BEV) используют двигатели с радиальным потоком. В такоq силовой установке обмотанный медью статор в форме пончика окружает центральный ротор, который часто содержит ряд постоянных магнитов. Эти двигатели чрезвычайно эффективны и хорошо подходят для выполнения своей задачи, но имеют свои ограничения. Двигатели с осевым потоком могут решить многие из этих недостатков, и General Motors планирует использовать некоторые из преимуществ этой технологии.

Автопроизводитель опубликовал десятки патентов, связанных с новой топологией двигателей, но один из них особенно привлек наше внимание. Он описывает систему механического ослабления поля, которая увеличивает скорость электродвигателя за счет уменьшения крутящего момента, подобно тому, как это делает обычная трансмиссия. Если эта система будет работать, это может означать создание более компактных и легких двигателей с более полезным диапазоном мощности. 

Ослабление поля обычно достигается с помощью сложных инверторных систем управления. Это создает "зону постоянной мощности" на кривой выходной мощности электродвигателя. Почти все двигатели с постоянными магнитами имеют одинаковую кривую мощности и крутящего момента, просто в различных масштабах. 

Когда статор удаляется от ротора, магнитное поле, исходящее от статора, ослабевает по отношению к ротору, что означает меньший крутящий момент, но более высокие скорости вращения двигателя. Это похоже на переключение на вторую передачу—компромисс для достижения другой рабочей области, которая лучше подходит для конкретной ситуации.

Существуют потери, связанные с электронным управлением. В Японии, например, люди соревнуются друг с другом в так называемых "Econo Power" гонках, и многие из автомобилей используют механическое ослабление поля для достижения высокой эффективности.

Механическое ослабление поля проще реализовать с двигателем осевого потока, хотя это все еще серьезная проблема. Двигатели осевого потока представляют собой два диска, противоположно расположенных с воздушным зазором между ними. Когда они включены, они вращаются, но также пытаются притянуться друг к другу.

Сила, пытающаяся сблизить эти две пластины при высоких уровнях крутящего момента, является огромной. Обычно это не проблема, потому что можно использовать фиксированный подшипник для их разъединения. Однако при механическом ослаблении поля ротор или статор должны двигаться по оси для регулировки воздушного зазора, оставаясь при этом полностью жесткими после достижения нового положения.

GM планирует сделать это с помощью гидравлической системы, что логично. Гидравлическая жидкость будет использоваться для уменьшения зазора, когда требуется больше крутящего момента, но меньшая скорость, и увеличения зазора, когда нужно меньше крутящего момента, но больше скорости.

Меньшие, менее мощные электромобили с низковольтной архитектурой смогут получать достаточно крутящего момента на старте и затем увеличивать воздушный зазор для достижения высоких скоростей на шоссе. Более компактные и легкие двигатели будут значительно полезнее.

Теоретически эта система могла бы работать как бесступенчатая трансмиссия (CVT), постоянно регулируя воздушный зазор для адаптации характеристик двигателя к различным ситуациям.