چرا خودروسازان مدل‌های هیبرید به موتور الکتریکی شار محوری علاقه دارند
خودرو › سایر
- 98/02/17
نوع جدیدی از موتورهای الکتریکی با نام ماشین شار محوری جابیسکویتی طراحی شده است که نسبت‌به مدل‌های متداول شار شعاعی، گشتاور بیشتری تولید می‌کنند.ماشین‌های الکتریکی (نموتورژنراتورها) در خودروهای الکتریکی امروزه شکل‌های مختلفی دارند؛ اما یکی از مواردی که در تمام آن‌ها مشترک به نظر می‌رسد، این است که همه ماشین‌های جریان شعاعی هستند. شار نام علمی جهت هدایت میدان مغناطیسی است؛ به عبارت ساده‌تر، آن‌ها استوانه‌ای هستند و روتوری در داخل استاتور استوانه‌ای چرخانده می‌شود.
با این وجود، نوع دیگری از ماشین الکتریکی در حال ظهور است؛ چیزی که برخی از خودروسازان به‌دنبال آن هستند و به‌خصوص برای یکپارچه‌سازی با پیشرانه احتراق داخلی به‌منظور هیبریدکردن خودروها از آن بهره می‌برند. گاهی اوقات می‌توان موتور الکتریکی را به پیشرانه احتراقی کوچکی ضمیمه کرد تا ژنراتور توسعه‌دهنده شعاع حرکتی ایجاد شود. شکل این دستگاه جدید مشابه قوطی بیسکویت است.
شاید شباهت این قطعه با قوطی بیسکویت خیلی جالب به نظر نرسد، اما ساده‌ترین راه برای توصیف شکل این نوع موتور الکتریکی با طول کوتاه و قطر بزرگ است. فایده اصلی چنین طرحی، ایجاد فضای بیشتر نسبت‌به موتورهای شار شعاعی خواهد بود. موتورهای شارمحوری نسبت‌به انواع شعاعی، در بعضی کاربردها به‌نحو موثرتری از فضا بهره می‌برند؛ مانند زمانی‌که بین پیشرانه و جعبه‌دنده با طرح عرضی قرار می‌گیرند. علاوه‌بر این، آن‌ها دارای مزایای دیگری نیز هستند که از جمله می‌توان به توانایی تولید گشتاور بیشتر نسبت‌به نمونه‌های شارشعاعی هم‌اندازه اشاره کرد.
روتور در نوع شار شعاعی متعارف، قطر تقریباً کوچکی دارد؛ زیرا در داخل استاتور قرار گرفته است. اما روتور و استاتور موتور الکتریکی شار محوری مانند دو بشقاب بزرگ روبه‌روی همدیگر قرار دارند. بنابراین هردو بشقاب به‌طور متقابل میدان دیگری را مغناطیس می‌کنند تا گشتاور بیشتری ایجاد شود و روتور را بچرخاند. روتور به‌نوبه‌ی خود در فاصله دورتری نسبت‌به محور محرک موتور الکتریکی قرار گرفته است. به همین علت نیرویی که آن‌ها تولید می‌کنند، نیروی بیشتری روی محور اصلی دارد. به عبارت دیگر، گشتاور بیشتری تولید می‌شود یا به‌ازای تولید گشتاور ثابت، توان کمتری مصرف خواهد شد.
روش خوبی برای تجسم این موضوع وجود دارد؛ فرمان خودرو را در نظر بگیرید و تصور کنید که غربیلک را برداشته‌اید و می‌خواهید با حرکت دادن ستون فرمان، چرخ‌های خودرو را حرکت دهید. بدیهی است که چنین کاری اگر غیرممکن نباشد، بسیار سخت خواهد بود و نیروی بسیار زیادی لازم دارد. حال اگر غربیلک فرمان را سر جای خود قرار دهیم، به‌راحتی و با نیروی کمی می‌توان چرخ‌ها را به اطراف چرخاند. استفاده‌از غربیلک فرمان، نیروی بیشتری دراختیار قرار می‌دهد و کمک می‌کند تا گشتاور بیشتری به چرخ‌ها منتقل کنیم. همین اتفاق در موتور الکتریکی شار محوری نیز رخ می‌دهد.
شرکت‌های زیادی در حال توسعه این فناوری هستند و یکی از آن‌ها که در خط مقدم قرار دارد، شرکت یاسا (Yasa) مستقر در آکسفورد انگلستان است. ماشین الکتریکی P400 یاسا می‌تواند بین پیشرانه و جعبه‌دنده در پیکربندی هیبرید P2 قرار گیرد یا هم به‌طور مستقل استفاده شود. ضخامت کلی موتور الکتریکی شار محوری یاسا تنها ۸۰ میلی‌متر است و وزن آن به ۲۴ کیلوگرم می‌رسد. همچنین این موتور الکتریکی می‌تواند ۲۱۵ اسب‌بخار قدرت و ۳۷۰ نیوتن‌متر گشتاور تولید کند. یاسا همچنین مدل مفهومی از واحد محرک الکتریکی (EDU) دارد؛ واحد محرک شامل موتور، کنترل‌کننده و جعبه‌دنده خودکار دوسرعته است که ۴۰۲ اسب‌بخار قدرت و نزدیک‌به ۵۰۰ نیوتن‌متر گشتاور تولید می‌کند. با وجود اینکه وزن واحد محرک الکتریکی یاسا تنها ۸۵ کیلوگرم است، اما توان تولیدی آن به‌طور متوسط با پیشرانه چهار سیلندر متداول و وزن ۱۵۰ کیلوگرم (بدون جعبه‌دنده و سیستم انتقال قدرت) برابری می‌کند.
تنها گذشت زمان می‌تواند ماشین‌های الکتریکی شار محوری را وارد دنیای خودروی الکتریکی کند و مزیت‌هایی ازجمله بهره‌گیری فضایی مناسب و گشتاور بیشتر برای آن‌ها به همراه بیاورد. شاید ظهور این موتورهای الکتریکی بتواند در آینده ظاهر خودروهای برقی را نیز تغییر دهد. طراحی موتور الکتریکی شار محوری بیشتر به نظر سازنده بستگی دارد. شرکت پروتئان الکتریک آمریکا از طرح جالبی استفاده می‌کند که در آن موتور الکتریکی آهنربای دائم دارای طرح داخل به خارج (inside out) است؛ درحالی‌که استاتور در داخل و روتور در خارج قرار دارد.
