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축형 엔진 – 자동차 운전자와 비행사를 위한 새로운 희망

축형 엔진 – 자동차 운전자와 비행사를 위한 새로운 희망
전기 운송의 급속한 발전으로 인해 많은 새로운 과제와 문제가 드러났습니다. 가볍고 저렴하며 오래 지속되는 배터리를 만드는 것만이 아닙니다. 엔진에도 주의가 필요합니다. 오늘날 설계자들의 노력은 고효율의 작고 강력한 모터를 개발하는 데 목표가 있습니다.


전력 장치의 옵션 중 하나는 축방향 자속(간격) 엔진입니다. 영국의 YASA, 벨기에의 Magnax, 슬로베니아의 EMRAX 등(Rolls-Royce도 연구를 수행하고 있음) 등 여러 회사에서 축이라고 불리는 비표준 전기 모터를 적극적으로 개발하고 있습니다.

Аксиальный двигатель – новая надежда автомобилистов и авиаторовRolls-Roys의 혁신 정신 전기 항공기는 축 추진 시스템을 갖추고 있습니다. 사진: YouTube.com

자동차, 비행기, 선박에 장착이 가능한 것도 특징 중 하나다. 하지만 먼저 그것이 어떤 종류의 장치인지, 어떻게 작동하는지 이해해야 합니다.

기존 전기모터와의 비교


오늘날 사용되는 장치는 방사형, 즉 중심에서 가장자리까지 수직으로 향하는 자속이 특징입니다. 이러한 유형의 전기 모터는 브러시리스 동기식(BLDC) 또는 축형이라고도 합니다. 또 다른 특징은 로터를 따라 위치한 희토류 화학 원소로 만들어진 자석을 사용한다는 것입니다. 첫 번째부터 고정자와 전기 모터의 회전 부분 사이의 작은 공극을 건너 흐름이 시작됩니다. 기존 엔진의 가장 큰 단점은 상대적으로 큰 크기와 무게입니다. 가장 작은 전기 자동차라도 45kg이 넘는 장치가 필요합니다.

축 자속 모터의 특징


주요한 것은 모터 축에 평행 한 자기장의 방향입니다. 이러한 장치의 작동 원리는 1889년에 Nikola Tesla에 의해 설명되고 특허를 받았습니다. Michael Faraday는 이전에 그러한 시연 엔진을 만들었지만. 그 안에는 영구 자석이 회 전자에 배치되며 (양쪽에 하나씩 두 개가 있음) 그 사이에 고정자가 있습니다.

자속의 이동 방향 비교. 사진: YouTube.com

흐름은 직선적이고 XNUMX차원적입니다. 이를 통해 자석 제조에 방향성 입자가 있는 강철을 사용할 수 있으며, 이는 궁극적으로 엔진 효율을 향상시킵니다.

작동 원리


첫째, 영구 자석 회전자가 이미 가지고 있는 자기장을 고정자 권선에 생성하기 위해 고정자 권선에 전압을 가하는 것이 필요합니다. 결과는 상호작용입니다. 그들은 서로 밀어내거나 끌어당깁니다. 이는 고정자 및 회전자 자석을 나타냅니다. 회전은 필요한 메커니즘이 부착된 샤프트로 전달됩니다.

축방향 자속 모터의 장단점


가장 눈에 띄는 장점은 전력 대비 크기와 무게입니다. 예를 들어, '완전한' BMW i3 전기차의 경우 모터 1kg(총 중량 41kg)당 출력이 225kW입니다. 축형 장치(예: 무게 14kg의 Magnax AXF15)의 경우 이 수치는 거의 10kW에 달합니다. 즉, XNUMX배 이상입니다! 이 모든 것이 더 나은 역동성을 제공할 뿐만 아니라 파워 리저브도 약 XNUMX% 증가합니다. 다른 장점으로는 보다 효율적인 냉각 가능성이 있습니다. 축을 따라 흐르는 공기나 액체의 흐름은 열을 더 빨리 발산하고 온도를 낮춥니다. 그리고 마지막 장점은 편리한 엔진 제어입니다. 로터 속도와 토크 값을 고정밀도로 제어할 수 있습니다.

Ferrari SF90에는 축류 엔진이 있습니다. 사진: YouTube.com

다른 부정적인 측면은 어떻습니까? 방사형 자속을 갖는 기존 모터에 비해 설계가 더 복잡합니다. 따라서 유지 관리 비용이 더 높습니다. 사실 축 모터에서는 소위 권선이 없기 때문에 모든 권선이 100% 활성 상태입니다. "돌출부"가 발생하고 구리가 낭비되지 않습니다. 그리고 한 가지 더 중요한 점은 장치의 정확한 제조와 배치가 필요하다는 것입니다. 강한 진동이나 기타 자기장 노출로 인해 작동 신뢰성이 저하될 수 있습니다. 그러나 이론은 충분합니다. 이제 실습으로 넘어갈 시간입니다. 축방향 자속 전기 모터는 어디에 누구에 의해 설치됩니까?

야사


2021년 여름 메르세데스-벤츠가 인수한 영국 회사입니다. 이것은 영국이 이미 페라리 스포츠카에 축류가 있는 전기 모터 공급에 대한 계약을 체결한 바로 그 시점에 일어났다고 말해야 합니다. 분명히 독일인들은 그러한 엔진의 가능성을 감지했습니다!

생산되는 Koenigsegg Regera 하이퍼카에는 Yasa 엔진이 장착되어 있습니다. 사진: YouTube.com

그리고 혁신적인 엔진을 탑재한 최초의 자동차는 미래형 메르세데스-벤츠 비전 원-일레븐(Mercedes-Benz Vision One-Eleven)이었습니다. 외관상 자동차는 지난 세기의 111년대와 60년대에 "포효"했던 C70 모델에 대한 "참조"라고 할 수 있습니다. 새 차는 또한 걸윙 도어, 낮은 프런트 엔드 및 이전 모델과 동일한 차체 색상을 갖추고 있습니다. 아쉽게도 전기차의 기술적 특성에 대한 자세한 내용은 제공되지 않습니다. 새 엔진의 무게는 이전 엔진 무게의 약 XNUMX/XNUMX인 것으로 알려져 있습니다.

Mercedes-Benz Vision One-Eleven에도 축류 엔진이 장착되어 있습니다. 사진: YouTube.com

McLaren Artura 전기 자동차에도 유사한 엔진이 이미 설치되어 있습니다. 가까운 장래에 일련의 Mercedes가 장착 될 것으로 가정됩니다. 축방향 자속 모터의 생산은 독일 회사인 Berlin-Marienfelde가 소유한 기업에서 수행할 예정입니다. Vision One-Eleven 컨셉은 생산 라인에 투입되지는 않을 것이지만, 아마도 건설 과정에서 사용된 여러 가지 아이디어가 사용될 것입니다.

마그낙스


회사 이름은 "자기(Magnetic)"와 "축(Axial)"이라는 단어를 합쳐서 유래되었습니다. 이 회사는 90년 넘게 축류 엔진을 연구해 왔습니다. 이 경우 기술에 특별한 관심을 기울입니다. 예를 들어 단면이 정사각형인 구리선을 사용하면 권선의 충전율이 XNUMX%까지 증가합니다.

Magnax의 전기 모터를 테스트합니다. 사진: YouTube.com

회사 대표 사무소에 따르면 전기 모터의 첫 번째 프로토타입은 올해 말까지 준비될 예정입니다. 이것은 직경 27,5cm, 무게 22,5kg의 유닛으로 400-550마리의 "말"을 키울 수 있습니다! 무게 7kg에 113마력을 내는 '동생'도 설계 중이다. 와 함께. 믿기 ​​어렵습니다. 실제로 회사는 현재 275마력을 생산하는 AXF407 엔진을 보유하고 있습니다. 와 함께. 무게는 26,5kg. Magnax는 오토바이, 자동차, 풍력 터빈에 전기 모터를 설치할 계획입니다.

Emrax(이전 Enstroj)


이 회사는 축 방향 자속이 있는 전기 모터 생산에 종사하는 회사 중 "가장 오래된" 회사 중 하나라고 할 수 있습니다. 첫 번째 장치는 2008년에 제작되어 전기 항공기에 설치되었습니다. 2016년까지 회사는 이미 전체 엔진 시리즈를 제공하고 있었습니다. 가장 작은 것의 직경은 18,8cm이지만 최대 출력은 95마력입니다. 와 함께. 100 N*m의 최고 토크에서. 모델 라인에서 가장 큰 엔진은 Emrax 348로 571마력을 발휘합니다. 와 함께. 무게는 42kg입니다. 전력을 증가시키기 위해 전력 장치를 두 개로 늘릴 수 있습니다.

소형 Emrax 전기 모터를 테스트합니다. 사진: YouTube.com

회사는 자사 제품을 거의 모든 유형의 차량에 설치할 수 있는 전기 모터로 포지셔닝합니다. 자전거, 오토바이, 자동차, 비행기, 심지어 선박이 될 수도 있습니다.

축형 전기 모터에 대한 전망


이 모터의 모든 가능성, 장단점은 아직 완전히 연구되지 않았습니다. 그러나 주요 자동차 대기업들은 자사 자동차에 대한 본격적인 테스트를 진행하고 있습니다. 또한 예를 들어 Mercedes-Benz는 2025년에 축형 엔진을 장착한 최초의 AMG 전기 자동차 출시를 발표했습니다. 앞으로 많은 아이디어가 있습니다. 예를 들어 YASA의 대표인 Woolmer는 다음과 같이 주장합니다. 축류 모터를 더욱 개선하면 소위 말하는 변속기를 포기할 수 있습니다. 전기차 바닥 밑에 위치한 스케이트보드. 확보된 공간은 트렁크, 배터리 등을 위해 사용할 수 있습니다. 남은 것은 실제 결과를 기다리는 것입니다.

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사용된 사진: https://youtube.com

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