Un startup din München propune o schimbare importantă în construcția motoarelor electrice, printr-o tehnologie cu rotor dublu care promite mai multă putere într-un spațiu mai mic și un consum semnificativ redus de materiale. Compania Deep Drive a atras deja atenția marilor producători auto, iar unul dintre aceștia a ales-o ca furnizor pentru producția de serie, potrivit handelsblatt.com.
La aproape 200 de ani de la prima aplicație practică a motorului electric, inovația arată că această tehnologie nu și-a epuizat încă potențialul. Experții consideră că soluția dezvoltată de compania germană ar putea deschide noi posibilități în proiectarea sistemelor de propulsie electrică.
Tehnologia dezvoltată de Deep Drive este apreciată și de experți. Andreas Viehmann, profesor de tehnologia sistemelor de propulsie la Universitatea Tehnică din Darmstadt, spune: „O companie germană demonstrează aici că motorul electric nu a fost încă inventat în forma sa finală și că inovațiile sunt posibile”.
Dezvoltarea vine în contextul în care se amplifică presiunea asupra industriei auto germane ca urmare a creșterii rapide a producătorilor chinezi pe piața europeană.
Doi rotori în loc de unul
Până acum, un motor electric, care transformă energia electrică în mișcare, era alcătuit, de regulă, din două componente principale: statorul și rotorul. Statorul este fix și constă adesea din bobine de cupru. La mică distanță de acesta se află rotorul, care se rotește și este echipat frecvent cu magneți puternici. Atunci când curentul electric trece prin stator, un câmp electromagnetic se deplasează de-a lungul acestuia. Câmpul atrage și respinge magneții rotorului. Acesta pune apoi în mișcare, de exemplu, arborele de transmisie al unei mașini, iar roțile încep să se învârtă.
La motoarele convenționale, rotorul este amplasat, de regulă, în interiorul statorului. Astfel, motorul utilizează doar o singură parte a statorului. Deep Drive introduce acum un al doilea rotor, astfel încât unul să se rotească în interiorul statorului, iar celălalt în exteriorul acestuia.
„În acest fel, am dublat suprafața activă a motorului electric, păstrând același spațiu de instalare”, spune Alexander Rosen, directorul tehnic al startupului. Rotorul exterior funcționează la o rază mai mare. Viehmann, specialist în construcția de mașini, compară acest lucru cu o pârghie mai lungă: „Acest lucru permite obținerea unui cuplu ridicat într-un spațiu redus și, prin urmare, realizarea unor sisteme de propulsie mai compacte”.
Ideea este simplă, însă punerea ei în practică este dificilă. În cazul configurației cu doi rotori, asupra cuprului statorului acționează forțe mai mari, iar cuprul este un material moale. Din acest motiv, echipa lui Rosen a proiectat o structură nouă, pe care directorul tehnic o compară cu o structură de tip zăbrea. Barele de cupru sunt conectate încrucișat, pe două straturi. „Datorită acestei forme în zigzag, am crescut de 100 de ori rezistența statorului la acțiunea forțelor”, spune Rosen.
De la echipa de curse la startup
Membrii echipei fondatoare a companiei s-au cunoscut în timpul studiilor. Șase dintre cei șapte fondatori au făcut cunoștință în cadrul echipei studențești de curse TUfast a Universității Tehnice din München. Acolo au participat la Formula Student, o competiție în care studenții își construiesc propriile mașini de curse electrice și le pun să concureze. După scurte perioade petrecute în industria auto sau în sectorul financiar, aceștia au fondat Deep Drive. Rosen nu a făcut parte din echipa de curse, însă membrii acesteia îl cunoșteau din perioada în care a lucrat la Bosch.
Între timp, compania a împlinit cinci ani și a atras atenția marilor grupuri industriale. Potrivit propriilor informații, compania colaborează cu opt dintre cei mai mari zece producători auto din lume. Un grup a selectat recent Deep Drive drept furnizor. Compania nu îi dezvăluie numele. În același timp cu anunțarea selectării pentru producția de serie mare, compania a făcut publică deschiderea unei filiale în China. 25 de noi angajați se ocupă acum, printre altele, de atragerea de noi clienți pe cea mai mare piață auto din lume. Electromobilitatea joacă un rol important acolo.
Producția ar urma să înceapă peste doi ani. „Obiectivul nostru a fost, încă de la început, să obținem o comandă importantă din partea unui producător auto”, spune Felix Pörnbacher, cofondator și director general al companiei. De la înființare, startupul a atras investiții în valoare de 49,3 milioane de euro, inclusiv din partea BMW, Continental și a fondului de capital de risc Leitmotif, în spatele căruia se află Volkswagen, în calitate de investitor major.
Potrivit lui Viehmann, trecerea la producția pentru un producător auto aduce noi provocări. „Trecerea la producția de serie mare este o etapă importantă. Acum trebuie demonstrat că performanțele se mențin pe întreaga durată de viață a motorului”, spune acesta.
„Ideal” pentru motoarele integrate în roți
Până acum, Deep Drive este cunoscută în special în industria auto pentru motoarele integrate în butucul roții. Specialistul în construcția de mașini Viehmann consideră că tehnologia este „ideală” pentru acest tip de propulsie, datorită diametrului mai mare și lungimii reduse a motoarelor. În cazul acestor sisteme de propulsie, motoarele electrice sunt amplasate direct în roți.
Principiul există de mai mult timp, iar amplasarea motoarelor direct în roți poate aduce, potrivit experților, o eficiență cu până la 20% mai mare și, implicit, o autonomie sporită. Până acum însă, aceste motoare erau considerate prea puțin puternice. Tehnologia cu rotor dublu schimbă această situație.
Potrivit cofondatorului și directorului Deep Drive, Felix Pörnbacher, sistemele de propulsie compacte prezintă interes pentru producători mai ales în cazul echipării vehiculelor cu tracțiune integrală. Deocamdată, această tehnologie reprezintă principala activitate a startupului. „Două treimi dintre proiectele la care lucrăm vizează tracțiunea integrală”, spune Pörnbacher. El nu dorește însă ca activitatea companiei să fie redusă la tehnologia motoarelor integrate în roți: „Inovația noastră constă în rotorul dublu, nu în integrarea motorului în butucul roții”.
Compania de consultanță BCG estimează că, până în 2035, motoarele integrate în roți ar putea fi utilizate în aproximativ 10% dintre automobilele electrice vândute. Acest lucru ar corespunde unei piețe de peste 20 de miliarde de euro, potrivit companiei. Consultanții văd oportunități pentru această tehnologie, până atunci, în special în segmentele superioare ale pieței. Potrivit experților, la jumătatea următorului deceniu, motoarele integrate în roți ar putea fi utilizate în special la modelele din segmentul premium.
Expertul Viehmann consideră interesantă posibilitatea completării tracțiunii integrale cu această tehnologie. Totuși, nu crede că va deveni un segment foarte mare. „Este o intervenție majoră asupra concepției vehiculului. De regulă, marii producători întâmpină dificultăți în a accepta astfel de schimbări”, spune el. Pörnbacher estimează în mod similar perspectivele acestui concept. „Nu cred că peste zece ani fiecare mașină electrică va avea un motor integrat în roată. Va rămâne întotdeauna o piață de nișă”, spune acesta.
Ce aduce motorul pentru automobile
Deep Drive vede oportunități mai mari pe piața motoarelor centrale, amplasate în interiorul vehiculului, de regulă pe una dintre punți. Potrivit lui Pörnbacher, acesta este „de departe cea mai mare piață”, dar și una dintre cele mai competitive, pe care activează deja marii furnizori și producătorii auto.
Potrivit companiei, tehnologia cu rotor dublu permite realizarea unor motoare mai ușoare, mai ieftine și mai compacte, fără reducerea puterii. Acest avantaj le-ar permite producătorilor auto să folosească spațiul economisit pentru alte componente.
Deep Drive susține că motoarele sale necesită, comparativ cu cele convenționale de aceeași putere, cu 50% mai puțin cupru, cu 70% mai puțin fier și cu aproximativ 30% mai puțin material pentru magneți. Aceștia din urmă sunt fabricați din pământuri rare, a căror aprovizionare provine aproape în totalitate din China.
Și AMG folosește motoare cu rotor dublu
O tehnologie similară este dezvoltată și de Yasa, subsidiară Mercedes-Benz, preluată de grup în urmă cu cinci ani. Compania produce motoare cu rotor dublu, pe care le furnizează deja în producție de serie pentru modelele electrice AMG. Săptămâna trecută, Mercedes a prezentat SUV-ul AMG GT.
Diferența față de tehnologia Deep Drive constă în construcție. Yasa produce motoare cu flux axial, în care rotorul și statorul sunt dispuse sub formă de discuri, iar fluxul magnetic circulă paralel cu axa. Deep Drive folosește fluxul radial, întâlnit la majoritatea motoarelor electrice convenționale, în care fluxul magnetic circulă perpendicular pe axă.
Motoarele cu flux axial au o suprafață de contact mai mare între rotor și stator, ceea ce permite obținerea unei puteri și a unei eficiențe superioare. Construcția lor plată și compactă le face potrivite în special pentru mașinile sport, precum modelele AMG.
Deep Drive susține că tehnologia sa oferă avantaje similare în ceea ce privește dimensiunile și greutatea, păstrând în același timp avantajele producției mai simple și mai ieftine a motoarelor cu flux radial. În schimb, motoarele cu flux axial sunt mai dificil și mai costisitor de fabricat în serii mari, din cauza forțelor electromagnetice puternice și a necesității menținerii unei distanțe constante între rotor și stator.
Cele două companii au abordări diferite și în privința materiilor prime. Yasa dezvoltă motoare care să nu mai utilizeze pământuri rare, pentru a reduce dependența Mercedes de evoluțiile geopolitice. Deep Drive continuă să folosească magneți.
„Din punct de vedere tehnologic, magnetul rămâne soluția preferată, dar noi îl utilizăm într-un mod mai eficient”, spune Rosen.
Următoarea țintă: roboții
Deep Drive vrea să intre și pe piața motoarelor pentru roboți. Compania consideră că există oportunități în special pentru motoarele mici și puternice necesare articulațiilor acestora, unde spațiul este limitat, iar greutatea trebuie redusă.
Segmentul este încă la început, iar volumele de producție sunt mai mici decât în industria auto. În schimb, ciclurile de dezvoltare sunt mai scurte.
