전기차는 무겁지만 빠르다는 말을 들어보셨나요? 자동차 매니아가 원하는 것에 대해 자동차 제조업체는 잘못된 일을 하고 있습니다. 경량 전기 스포츠카와 스포츠카는 현재 판매되지 않고 있으며, 대용량 배터리가 주범이지만 그게 전부와는 거리가 멀다. 이온 배터리가 다이어트에 들어가기 전에 이러한 문제를 많이 해결할 수 있습니다.
이는 전기 모터 같은 것부터 시작됩니다. 오늘날의 전기 자동차는 거의 전적으로 방사형 플럭스 기계로 구동됩니다. 효율적이고 상대적으로 생산하기 쉽지만, 작동 방식에 따라 차량에 충분한 전력을 공급하려면 상대적으로 길고 통 모양이 되어야 합니다. 대조적으로 축방향 자속 모터는 프리스비처럼 더 작고 평평할 수 있으며 여전히 동일한 잠재력을 보여줍니다. 이는 자석이 배열되는 방식 때문입니다. 축형 모터의 자기력(또는 자속)은 수직이나 반경 방향이 아닌 모터의 회전축과 평행하게 이동합니다. 이는 서로 다른 형태를 취할 수 있음을 의미합니다.
문제는 대규모로 제조하기가 훨씬 더 어려워서 전기 자동차에 널리 채택되는 데 방해가 된다는 것입니다. 그러나 한 회사의 노력 덕분에 마침내 컨셉이 날개를 펼칠 준비가 된 것 같습니다.
다른 전기 자동차 기술과 마찬가지로 축방향 자속 모터는 새로운 아이디어가 아닙니다. 이 아이디어는 1800년대 초 마이클 패러데이(Michael Faraday)의 손에서 구체화되었습니다. 그러나 자동차 산업에 대한 새로운 관심에 대해 크게 감사해야 할 사람이 한 분 있습니다. 바로 Tim Woolmer 박사입니다. 울머 박사는 박사 논문을 쓴 이후부터 이 개념에 집착해 왔습니다. 약 20년 전 그의 연구를 통해 요크 없는 분할 전기자 축 자속 모터가 탄생했습니다. 그는 지속적인 성장을 위해 2009년 YASA라는 회사를 설립했으며, 2021년 메르세데스-벤츠에 인수되기 전에 자동차 제조업체와 전기 자동차용 YASA 모터 공급을 위해 여러 계약을 체결했습니다.
그의 여정은 '왜 전기자동차는 없을까?'라는 단순한 질문에서 시작됐다. 2000년대의 명백한 한계는 배터리 기술이었지만, 오늘날 이는 더 이상 큰 장애가 되지 않습니다. 진정으로 효율적이고 가볍기 위해서는 전기 자동차를 처음부터 전체 시스템으로 다시 생각해야 하며, Woolmer 박사는 퍼즐의 핵심 조각을 발견했습니다. 여러 면에서 그의 회사의 기술은 실제로 구매하고 싶은 전기 스포츠카의 열쇠를 쥐고 있습니다.
거의 모든 전기 자동차에 사용되는 기존 방사형 자속 장치가 그렇게 효율적이라면 왜 Woolmer 박사가 전기 모터 설계를 조사하기로 결정했는지 궁금할 것입니다. 결국 그는 "배터리, 충전기 및 기타 내가 흥미를 느끼는 모든 작업에 기꺼이 참여하고 싶습니다."라고 말했습니다. 그러나 "대량 분해"라는 아이디어는 그를 축 방향 자속 설계로 이끌었습니다. 적어도 서류상으로는 새로운 구성은 유사한 출력의 방사형 플럭스와 비교하여 크기가 30% 감소하고 무게가 크게 감소할 것을 약속합니다. 이 비율은 생각보다 더 중요합니다. 특히 듀얼 또는 트리플 모터 전기 자동차에서는 더욱 그렇습니다. "100-200킬로그램[220-440파운드]을 절약할 수 있다면 차량에 큰 영향을 미치기 시작합니다."
파워트레인 관점뿐만 아니라 전반적인 품질 및 포장 관점에서도 그렇습니다. 전기 모터와 같은 구성 요소가 상당한 무게와 부피를 줄일 수 있다면 이를 지원하는 모든 부품이 더 가볍고 컴팩트해질 수 있다는 의미입니다. 시스템으로서 자동차는 더욱 효율적이 될 수 있습니다. 더 큰 배터리는 잊어버리세요. 가지고 있는 배터리로 더 멀리 갈 수 있습니다. 우리는 이러한 관행이 이 방향으로 극단으로 치닫는 것을 실제로 본 적이 없지만 그 반대의 경우는 확실히 보았습니다. 물론 저는 9,000-파운드 Hummer EV에 대해 이야기하고 있습니다.
축방향 자속 모터는 개념적으로 훌륭하지만 방사형 자속 모터보다 대량 생산이 더 어렵습니다. 또한 축방향 자속 모터는 다양한 구성으로 제공되므로 Woolmer 박사는 대규모 개발에 가장 적합한 모터를 선택해야 했습니다.
그는 일반적으로 SMC로 알려진 연자성 복합재라는 재료에 관심을 갖게 된 후 2000년대 후반에 YASA 구성 작업을 시작했습니다. "라미네이션을 쌓는 대신 매우 간단한 도구를 사용하여 3차원 모양으로 압축할 수 있습니다." 이는 모터 구성이나 효율성 측면에서 많은 장점이 있지만 "손 크기만큼만 부품을 만들 수 있다는 한계가 있다"고 한다. ." 이는 SMC를 고체 형태로 압축하는 데 엄청난 압력이 필요하기 때문입니다.
이러한 제한은 결국 고정자(구리 권선을 포함하는 모터의 고정 부분)의 분할로 이어졌습니다. 이는 제조 가능성, 효율성 및 토크 밀도에 폭포 효과를 생성합니다. 당시 그는 몰랐지만 그는 단지 이 기술의 미래를 건설하고 있었을 뿐입니다. 이제 그는 그것을 알아냈고 아주 쉽게 설명했습니다. 그는 대중 시장용 전기 자동차가 출시되기 전인 2009년에 자신의 디자인에 대한 투자자를 찾아야만 했습니다. 마찬가지로 이러한 고급 모터를 제작하는 도구도 존재하지 않습니다. Woolmer 박사는 "기계를 제작하려면 많은 기계를 설계해야 합니다."라고 설명하며 현재 회사의 모터를 제작하는 데 사용되는 공구의 70%가 YASA에서 맞춤 제작된 것이라고 덧붙였습니다.
예상하셨겠지만, Woolmer 박사는 많은 회의론에 직면했습니다. 그는 초기 투자자 대화가 다음과 같이 진행됐다고 말했습니다. "전기 자동차는 없습니다. 제품을 판매할 시장도 없습니다. 시장이 있더라도 기술을 판매하기 시작하더라도 돈을 잃을 것입니다. 재앙이 되자."
그렇다고 해서 아삽이 멈추는 것은 막지 못했습니다. 회사는 창립 직후인 2010년 Jaguar C-X75 컨셉트 카용 엔진을 제작하면서 첫 번째 큰 돌파구를 마련했습니다. 이 특이한 터빈 구동 하이브리드 전기 슈퍼카는 2015년 제임스 본드(James Bond)에서 큰 주목을 받았지만 결코 생산에 들어가지 않았습니다. 영화 '유령'. 다음으로 2015년에는 이 기술을 적용한 최초의 생산 차량인 200만 달러 규모의 Koenigsegg Regera 플러그인 하이브리드 슈퍼카에 YASA 모터를 공급했습니다. 회사가 Mercedes에 인수되기 전에 Ferrari와 McLaren으로부터 주문을 받았지만 회사는 여전히 외부 파트너와 협력하고 있었습니다.
그럼에도 불구하고 2023년에도 여전히 대중 시장용 축류 전기 자동차는 시장에 나오지 않을 것입니다. 왜 그럴까요? 글쎄, 많은 자동차 제조업체는 YASA의 작업이 실제로 가능해지기 전에 개발된 최초의 전기 제품을 이제 막 판매하기 시작했습니다. 또한 축방향 플럭스 모터는 평평한 프로파일로 인해 엔진과 변속기 사이에 장착하는 데 이상적으로 적합하므로 고성능 하이브리드는 제조업체가 기술을 테스트하는 자연스러운 출발점이 되는 것 같습니다.
순수 전기 자동차의 진정한 기회는 아직 실현되지 않았지만 Woolmer 박사는 시간 문제일 뿐이라고 말합니다. 그는 내가 (기록상) 이야기를 나눴던 자동차 업계의 그 누구보다 열정적인 자동차의 미래를 더 잘 이해하고 있으며, 단지 시속 60마일에 도달할 수 있는 속도만이 중요하지 않다는 것을 이해하고 있습니다. "모두가 빠른 전기 자동차를 만들고 있으며 약간의 수익이 있습니다"라고 그는 말했습니다. 이것은 쉬운 일이라는 것이 밝혀졌습니다. Tesla, General Motors 등과 같은 회사의 빠르고 튼튼한 기계를 많이 볼 수 있습니다. 하지만 이제는 "사고방식이 바뀌었습니다. 모두가 자신이 빠르다는 것을 깨닫습니다. 이제 다음 변화는 어떻게 하면 더 매력적으로 만들고, 어떻게 하면 더 흥미롭게 만들 수 있을까요?"
이를 위해서는 단순히 자동차에 더 많은 배터리를 집어넣는 것이 아니라 무게를 줄이고 에너지를 보다 효율적으로 사용해야 합니다. 이것이 바로 축방향 자속 모터 기술이 허용하는 것입니다. "배터리가 향상되고, 아키텍처가 최적화되고, 하위 구성 요소의 무게가 줄어들면서 내연기관 차량보다 가벼워지지 않을 이유가 전혀 없습니다."라고 Woolmer 박사는 말했습니다.
이 모든 것이 YASA의 다가오는 차세대 축방향 자속 모터를 탄생시켰으며, 이는 현재 개발 중이며 올해 10년 안에 현장에 등장할 것입니다. 모터는 "킬로그램당 30kW(40hp) 이상을 생산"합니다. 그 영향은 거의 믿을 수 없을 정도입니다. 300-마력의 주말 주행은 평균 수박보다 가벼운 엔진으로 구동될 수 있습니다.
가장 중요한 점은 비록 배터리가 대부분의 사람들이 원하는 것보다 여전히 무겁더라도 전기 자동차의 운전과 느낌이 오늘날과 다르다는 것입니다. "[Original Equipment Manufacturer]는 특히 휘발유 및 디젤 차량을 보유하고 있는 경우 전기 자동차의 차별화를 찾으려고 노력하고 있습니다." YASA가 탁월한 기술과 같은 신기술은 틈새 시장을 개척하고 독특한 운전 경험을 제공하는 데 핵심이 될 것입니다.
이상적인 모터 구성은 아직 결정되지 않았습니다. 내연기관 자동차는 거의 100년 동안 개발되어 왔으며, 전기 자동차가 당장 모든 면에서 더 나아질 것이라고 기대할 수는 없습니다. 그래도 약속은 분명하다. YASA의 차세대 모터가 출시되면 배터리, 전력 전자 장치 등도 개선될 것입니다. 회의론은 타당하지만 기술은 실제로 존재하며 저렴하고 가볍고 단순한 차세대 스포츠카의 문을 열 준비가 되어 있습니다.
