Фокус в электромоторостроении постепенно смещается в сторону сверхвысоких оборотов в минуту. Автомобильная группа Гуанчжоу (GAC) представила свою технику еще летом 2024 года под интересным названием Quark Electric Drive 2.0. Особенно впечатляет скорость вращения до 30 000 об/мин! Конкурент BYD последовал их примеру весной 2025 года, также представив свой новый флагманский автомобиль Han L с электродвигателем, который развивает ещё больше оборотов. (Видео, как обычно, в нашем канале!)
Зачем? Это повышает удельную мощность. По данным консалтинговой фирмы IDTechEx, благодаря распространению двигателей с радиальным потоком инженерам удалось увеличить удельную мощность в среднем на 69%, когда они удваивают максимально возможную скорость с 10 000 до 20 000 об/мин. А если скорость вращения увеличится до 30 000 оборотов, удельная мощность может улучшиться еще на 41 процент.
Но есть ли минусы у такого подхода? Само собой, и их целых пять:
- Электродвигатели, как правило, питаются от трехфазного тока в обмотках статора. Соответственно, приходится увеличивать частоту синусоидального тока, что также увеличивает потери в обмотках статора и полюсных наконечниках. Чтобы смягчить этот эффект количество полюсов можно уменьшить, чтобы снизить требуемую частоту. Кроме того, можно было бы использовать более тонкие полюса или аморфные материалы.
- При более высоких оборотах центробежная сила, действующая на ротор, увеличивается, что усложняет его конструкцию. Но можно уменьшить диаметр ротора, что снижает центробежные силы. Кроме того, имеет смысл конструктивно усилить ротор. По данным IDTechEx, некоторые производители уже начали использовать для обшивки ротора углеродное волокно.
- Опыт показывает, что охлаждение может быть сложной задачей, если мотор спроектирован очень компактно. Однако большинство производителей сейчас используют прямое масляное охлаждение, чтобы охлаждающая жидкость находилась как можно ближе к тепловыделяющим компонентам. Это особенно важно для двигателей с более высокими оборотами. Хотя это может привести к большей сложности, с другой стороны, это дает возможность отказаться от ранее обычной водяной рубашки с дополнительным охлаждением.
- Поскольку двигатель вращается быстрее, для достижения требуемой скорости на колесах требуется более высокое передаточное число трансмиссии. Можно использовать несколько ступеней редуктора, но каждая из них сопряжена с дополнительными сложностями и потерями.
- Подшипники подвергаются более высокой нагрузке и нагреву от трения, и любой дисбаланс в роторе напрямую влияет на подшипники. Поэтому в будущем керамические (или гибридные керамические) подшипники могут стать распространенным решением.
А у нас вопрос: а они нужны вообще, электромобили с мощностью тысяча и более л.с.? Не достаточно ли обычному водителю, скажем, двухсот лошадок? А тогда и огород незачем городить!