Os carros elétricos são pesados, mas você já ouviu falar que eles também são rápidos? Quando se trata do que os entusiastas de automóveis desejam, as montadoras estão fazendo tudo errado. Atualmente, carros esportivos elétricos leves e carros esportivos não estão à venda e, embora as baterias pesadas sejam as principais culpadas, isso está longe de ser toda a história. Podemos resolver muitos desses problemas antes que as baterias iônicas entrem em dieta.
Isso começará com coisas como motores elétricos. Os veículos elétricos atuais são movidos quase inteiramente por máquinas de fluxo radial. Eles são eficientes e relativamente fáceis de produzir, mas dependendo de como funcionam, precisam ser relativamente longos e em formato de barril para fornecer potência suficiente ao carro. Em contraste, os motores de fluxo axial podem ser menores e mais planos como um Frisbee e ainda mostrar o mesmo potencial. Isso se deve à forma como seus ímãs estão dispostos. A força magnética (ou fluxo) em um motor axial viaja paralelamente ao eixo de rotação do motor, em vez de perpendicular ou radialmente. Isso significa que eles podem assumir diferentes formas.
O problema é que são muito mais difíceis de fabricar em escala, o que tem dificultado a sua ampla adoção em veículos elétricos. No entanto, graças aos esforços de uma empresa, o conceito finalmente parece pronto para abrir asas.
Como outras tecnologias de veículos elétricos, os motores de fluxo axial não são uma ideia nova. A ideia tomou forma nas mãos de Michael Faraday no início do século XIX. No entanto, você tem um homem a quem agradecer em grande parte pelo interesse renovado na indústria automotiva: Dr. Tim Woolmer. Dr. Woolmer está obcecado com esse conceito desde que escreveu sua tese de doutorado. tese há quase 20 anos, sua pesquisa levou à criação do motor de fluxo axial de armadura segmentada sem garfo. Ele fundou uma empresa chamada YASA em 2009 para continuar a crescer, assinando vários acordos com montadoras para fornecer motores YASA para veículos elétricos antes de ser adquirido pela Mercedes-Benz em 2021.
Sua jornada começou com uma pergunta simples: “Por que não existem carros elétricos?” A limitação óbvia na década de 2000 era a tecnologia das baterias, mas hoje isso não é mais um grande obstáculo. Para serem verdadeiramente eficientes e leves, os veículos elétricos devem ser repensados como um sistema completo, desde o início, e o Dr. Woolmer encontrou uma peça-chave do quebra-cabeça. De muitas maneiras, a tecnologia de sua empresa é a chave para um carro esportivo elétrico que você realmente deseja comprar.
Você pode estar se perguntando por que o Dr. Woolmer decidiu investigar o projeto de motores elétricos se as unidades de fluxo radial existentes em quase todos os veículos elétricos são tão eficientes. Afinal, ele me disse: “Ficaria feliz em trabalhar com baterias, carregadores e qualquer outra coisa que achar interessante”. A ideia de “decomposição em massa” o levou a projetos de fluxo axial. Pelo menos no papel, a nova configuração promete uma redução de 30% no tamanho e uma economia significativa de peso em comparação com um fluxo radial de produção semelhante. Esta percentagem é mais importante do que se pensa, especialmente num veículo eléctrico com motor duplo ou triplo. "Se conseguirmos economizar 100-200 quilogramas [220-440 libras], você começará a realmente causar impacto em seu veículo."
Não apenas do ponto de vista do trem de força, mas também do ponto de vista geral da qualidade e da embalagem. Se um componente como um motor elétrico pode perder peso e volume consideráveis, isso significa efetivamente que tudo o que o suporta pode tornar-se mais leve e compacto. Como sistema, os carros podem se tornar mais eficientes. Esqueça as baterias maiores – as que você possui o levarão mais longe. Na verdade, não vimos a prática chegar a extremos nessa direção, mas certamente vimos o oposto. É claro que estou falando do Hummer EV de 9{1}} libras.
Os motores de fluxo axial têm um ótimo conceito, mas são mais difíceis de produzir em massa do que os motores de fluxo radial. Além disso, os motores de fluxo axial vêm em uma variedade de configurações, então o Dr. Woolmer teve que definir quais eram mais adequados para desenvolvimento em larga escala.
Ele começou a trabalhar na configuração YASA no final dos anos 2000, depois de se interessar por um material chamado compósitos magnéticos macios, comumente conhecidos como SMCs. "Em vez de empilhar laminações, você pode pressioná-las em um formato tridimensional usando ferramentas muito simples." Isto tem muitas vantagens em termos de construção e eficiência do motor, mas “há uma limitação, que é que você só pode fazer peças do tamanho da sua mão”. ." Isto se deve à enorme pressão necessária para comprimir o SMC em uma forma sólida.
Esta limitação acabou por levar à segmentação do estator (a parte fixa do motor que contém os enrolamentos de cobre). Isso cria um efeito cascata na capacidade de fabricação, eficiência e densidade de torque. Ele não sabia disso na época, mas estava simplesmente construindo um futuro para essa tecnologia. Agora que ele descobriu – e fez com que parecesse tão fácil – ele só precisava encontrar investidores para seu projeto em 2009, antes que os carros elétricos do mercado de massa chegassem à estrada. Da mesma forma, não existem ferramentas para construir esses motores avançados. “Temos que projetar muitas máquinas para construir as máquinas”, explica o Dr. Woolmer, acrescentando que 70% das ferramentas usadas atualmente para construir os motores da empresa são feitas sob medida pela YASA.
Como seria de esperar, o Dr. Woolmer foi recebido com muito ceticismo. Ele disse que as primeiras conversas com investidores foram mais ou menos assim: "Não há veículo elétrico. Não há mercado para o seu produto. Mesmo que houvesse mercado, mesmo que você começasse a vender sua tecnologia, você perderia dinheiro, e isso iria ser um desastre."
Isso não impediu que Asafe parasse. Pouco depois da sua fundação, a empresa fez o seu primeiro grande avanço em 2010, construindo o motor para o carro-conceito Jaguar C-X75. O pouco ortodoxo supercarro elétrico híbrido movido a turbina nunca entrou em produção, embora tenha feito sucesso em James Bond de 2015. O filme "Fantasma". Em seguida, forneceu motores YASA para o supercarro híbrido plug-in Koenigsegg Regera, de US$ 2 milhões, em 2015, o primeiro carro de produção a apresentar a tecnologia. Os pedidos foram então recebidos da Ferrari e da McLaren antes da empresa ser adquirida pela Mercedes, embora a empresa ainda estivesse trabalhando com parceiros externos.
Ainda assim, ainda não haverá veículos elétricos de fluxo axial para o mercado de massa no mercado em 2023. Por quê? Bem, muitas montadoras estão apenas começando a vender seus primeiros produtos elétricos, que foram desenvolvidos antes do trabalho da YASA realmente estar disponível. Além disso, os motores de fluxo axial são ideais para montagem entre o motor e a transmissão devido ao seu perfil plano, de modo que os híbridos de alto desempenho parecem ser um ponto de partida natural para os fabricantes testarem a tecnologia.
A verdadeira oportunidade em veículos puramente eléctricos ainda não se concretizou, mas o Dr. Woolmer diz que é apenas uma questão de tempo. Ele entende o futuro dos carros entusiastas melhor do que qualquer pessoa na indústria automobilística com quem já conversei (registradamente) e entende que não se trata apenas de quão rápido você pode atingir 60 mph. “Todo mundo está construindo carros elétricos rápidos e há um pequeno resultado final”, ele me disse. Acontece que isso é fácil de fazer. Podemos ver muitas máquinas rápidas e pesadas de empresas como Tesla, General Motors e outras. Mas agora "a mentalidade mudou. Todo mundo percebe que eles são rápidos. Agora a próxima mudança é como torná-los mais atraentes, como torná-los mais interessantes".
Fazer isso requer redução de peso e uso mais eficiente de energia, em vez de simplesmente colocar mais baterias no carro. Isto é exatamente o que a tecnologia do motor de fluxo axial permite. “À medida que as baterias melhoram, a arquitetura é otimizada e os pesos dos subcomponentes diminuem, não há realmente nenhuma razão para que elas não possam ser mais leves que os veículos de combustão interna”, disse-me o Dr. Woolmer.
Tudo isso deu origem à próxima nova geração de motores de fluxo axial da YASA, que estão atualmente em desenvolvimento e entrarão em cena nesta década. Os motores “produzirão mais de 30 kW [40 HP] por quilograma”. O impacto é quase inacreditável. Um runabout de fim de semana com 300- cavalos de potência pode ser movido por um motor que pesa menos que uma melancia média.
Mais importante ainda, fará com que os carros elétricos dirijam e tenham uma sensação diferente do que são hoje, mesmo que as baterias ainda sejam mais pesadas do que a maioria das pessoas gostaria. “[Os fabricantes de equipamentos originais] estão tentando encontrar diferenciação nos veículos elétricos, especialmente quando possuem veículos a gasolina e diesel.” Novas tecnologias como aquela em que a YASA se destaca serão fundamentais para conquistar nichos de mercado e proporcionar uma experiência de condução única.
A configuração ideal do motor ainda não foi determinada. Os carros com motor de combustão interna estão em desenvolvimento há quase 100 anos e não podemos esperar que os carros elétricos sejam melhores em tudo imediatamente. Ainda assim, a promessa é clara. Quando o motor de próxima geração da YASA for lançado, também haverá melhorias em baterias, eletrônica de potência e muito mais. O ceticismo é justificado, mas a tecnologia realmente existe e está pronta para abrir as portas para uma nova geração de carros esportivos baratos, leves e simples.
