Projekt MAXIMA, Unia Europejska sfinansuje badania nad silnikami tarczowymi. Dziś są drogie, ale wydajne i obiecujące

Współczesne silniki elektryczne mają postać cylindra (stojana, ang. stator), wewnątrz którego znajduje się obrotowy wirnik (ang. rotor). Wraz z obudową są to solidne walce z koniecznym do opanowania trójwymiarowym polem magnetycznym. Silniki tarczowe (ang. axial flux motors) z kolei przypominają hamulce: nieruchoma tarcza stojana powoduje obracanie się ruchomej tarczy wirnika znajdującej się obok. Silniki tarczowe są mniejsze, lżejsze, oferują wyższą gęstość energii w jednostce objętości, ale dotychczas były bardzo drogie w produkcji. Unia Europejska chce to zmienić.

MAXIMA. Modułowe silniki tarczowe jako europejski wkład w samochody elektryczne

Z ogniwami Li-ion Europa Dalekiego Wschodu na razie nie dogoni. Na wybicie się mamy szansę dopiero w okolicy premiery ogniw ze stałym elektrolitem, zapewne w drugiej połowie dekady. Z silnikami elektrycznymi na szczęście jest u nas nieco lepiej. Uzwojenia spinkowe zastosowaliśmy wcześniej niż Tesla, aktywnie pracowała (i pracuje) nad nimi całkiem spora grupa niemieckich inżynierów, dzięki czemu mamy je w Volkswagenach z linii ID. czy niektórych nowych modelach BMW.

Teraz w ramach projektu MAXIMA (Modular Axial Flux Motor for Automotive) Unia Europejska będzie wspierać badania nad modułowymi silnikami tarczowymi. Łącznie jest to jedenaście zespołów badawczych rozsianych po firmach i uniwersytetach znajdujących się w sześciu krajach europejskich (Francja, Rumunia, Hiszpania, Belgia, Szwecja, Niemcy). Głównym celem jest obniżenie kosztów produkcji takich silników przez rozbicie ich na moduły dające się wytwarzać i składać w zautomatyzowanych procesach. Istotne są też koszty produkcji, wydajność, gęstość mocy, możliwość recyklingu i zastosowane surowce, w tym metale ziem rzadkich.

Silniki tarczowe Yasa. Po lewej: wnętrze silnika zastosowanego w Ferrari SF90 Stradale, po prawej na górze ten sam silnik w obudowie. Po prawej na dole dwa silniki tarczowe Yasa w jednej obudowie (c) Yasa

Ze względu na koszty silniki tarczowe są obecnie wykorzystywane tylko w drogich autach (Ferrari, Koenigsegg). Pierwszym było hybrydowe Ferrari SF90 Stradale, w którym opracowany przez brytyjską firmę Yasa silnik tarczowy był w stanie wygenerować nawet 14 kW/19 KM z każdego kilograma urządzenia (źródło). Przy 23 kilogramach daje to maksymalnie 322 kW/438 KM mocy! Producent ograniczył tę wartość do 200 kW/272 KM, w trybie ciągłym jest to 150 kW/204 KM – to ciągle aż nadto, bo bateria jest w stanie oddać maksymalnie 180 kW.

Firma Yasa została przejęta przez Mercedesa w 2021 roku, nowe silniki mają pojawić się w usportowionych elektrykach marki w 2024 roku.

Unijny projekt MAXIMA zakończy się w styczniu 2027 roku. Jeśli przyniesie wymierne korzyści, pierwsze silniki tarczowe będące efektem jego prac pojawią się w samochodach Stellantis, bo jeden z zespołów badawczych należy do konsorcjum Nidec-PSA emotors.

Dlaczego silniki tarczowe są dziś droższe od klasycznych? Wytłumaczył to Pan Manveru:

Główną komplikacją będzie rozkład natężenia pola w zależności od odległości od środka, tak aby kręcąca się tarcza była poddawana równemu rozkładowi momentu. To wymaga precyzji produkcyjnej i stosowania elektromagnesów o znacznie trudniejszej do złożenia budowie.

Po rozwiązaniu problemów produkcji masowej będą nawet tańsze, gdyż wymagają mniej materiałów do budowy.

Jego komentarz jest TUTAJ.

Nota od redakcji Elektrowozu: jeszcze dwa-trzy lata temu europejskie instytucje finansowe apelowały o opamiętanie się, bo przemysł motoryzacyjny Starego Kontynentu skupiał się na silnikach spalinowych i skrzyniach biegów. To uspokajające, że nadganiamy, że budujemy gigafabryki ogniw, że inwestujemy w firmy rozwijające stały elektrolit – no i że testujemy nowe silniki elektryczne. Szczególnie, że te ostatnie to podstawa przemysłu.