Los coches eléctricos son pesados, pero ¿has oído que también son rápidos? Cuando se trata de lo que quieren los entusiastas de los automóviles, los fabricantes de automóviles lo están haciendo mal. Los autos deportivos eléctricos livianos y los autos deportivos no están a la venta actualmente, y aunque las baterías de alta resistencia son las principales culpables, eso está lejos de ser la historia completa. Podemos resolver muchos de estos problemas antes de que las baterías de iones se pongan a dieta.
Esto comenzará con cosas como los motores eléctricos. Los vehículos eléctricos actuales funcionan casi en su totalidad con máquinas de flujo radial. Son eficientes y relativamente fáciles de producir, pero dependiendo de cómo funcionen, deben ser relativamente largos y tener forma de barril para proporcionar suficiente potencia al automóvil. Por el contrario, los motores de flujo axial pueden ser más pequeños y planos como un disco volador y seguir mostrando el mismo potencial. Esto se debe a la forma en que están dispuestos sus imanes. La fuerza magnética (o flujo) en un motor axial viaja paralela al eje de rotación del motor en lugar de perpendicular o radialmente. Esto significa que pueden adoptar diferentes formas.
El problema es que son mucho más difíciles de fabricar a escala, lo que ha dificultado su adopción generalizada en los vehículos eléctricos. Sin embargo, gracias a los esfuerzos de una empresa, el concepto finalmente parece estar listo para extender sus alas.
Al igual que otras tecnologías de vehículos eléctricos, los motores de flujo axial no son una idea nueva. La idea tomó forma en manos de Michael Faraday a principios del siglo XIX. Sin embargo, hay una persona a quien agradecer en gran parte el renovado interés en la industria automotriz: el Dr. Tim Woolmer. El Dr. Woolmer ha estado obsesionado con este concepto desde que escribió su tesis doctoral. Hace casi 20 años, su investigación condujo a la creación del motor de flujo axial de armadura segmentada sin yugo. Fundó una empresa llamada YASA en 2009 para continuar creciendo, firmando múltiples acuerdos con fabricantes de automóviles para suministrar motores YASA para vehículos eléctricos antes de ser adquirido por Mercedes-Benz en 2021.
Su viaje comenzó con una simple pregunta: "¿Por qué no existen los coches eléctricos?" La limitación obvia en la década de 2000 era la tecnología de las baterías, pero hoy en día esto ya no es un obstáculo importante. Para ser verdaderamente eficientes y livianos, los vehículos eléctricos deben repensarse como un sistema completo desde cero, y el Dr. Woolmer ha encontrado una pieza clave del rompecabezas. En muchos sentidos, la tecnología de su empresa es la clave para un coche deportivo eléctrico que quizás quieras comprar.
Quizás se pregunte por qué el Dr. Woolmer decidió investigar el diseño de motores eléctricos si las unidades de flujo radial existentes en casi todos los vehículos eléctricos son tan eficientes. Después de todo, me dijo: "Me encantaría trabajar con baterías, cargadores y cualquier otra cosa que me parezca interesante". Sin embargo, la idea de "descomposición masiva" lo llevó a diseños de flujo axial. Al menos sobre el papel, la nueva configuración promete una reducción del 30% en el tamaño y un importante ahorro de peso en comparación con un flujo radial de salida similar. Este porcentaje es más importante de lo que crees, especialmente en un vehículo eléctrico de doble o triple motor. "Si podemos ahorrar 100-200 kilogramos [220-440 libras], empezarás a tener un impacto real en tu vehículo".
No sólo desde la perspectiva del sistema de propulsión, sino también desde una perspectiva general de calidad y embalaje. Si un componente como un motor eléctrico puede perder peso y volumen considerables, eso significa efectivamente que todo lo que lo soporta puede volverse más liviano y compacto. Como sistema, los automóviles pueden volverse más eficientes. Olvídate de baterías más grandes: las que tienes te llevarán más lejos. Realmente no hemos visto que la práctica llegue a extremos en esta dirección, pero ciertamente hemos visto lo contrario. Por supuesto, me refiero al Hummer EV de 9000-libras.
Los motores de flujo axial tienen un concepto excelente, pero son más difíciles de producir en masa que los motores de flujo radial. Además, los motores de flujo axial vienen en una variedad de configuraciones, por lo que el Dr. Woolmer tuvo que determinar cuáles eran los más adecuados para el desarrollo a gran escala.
Comenzó a trabajar en la configuración YASA a finales de la década de 2000 después de interesarse en un material llamado compuestos magnéticos blandos, comúnmente conocidos como SMC. "En lugar de apilar láminas, se pueden presionar para darles una forma tridimensional utilizando herramientas muy sencillas". Esto tiene muchas ventajas en términos de construcción y eficiencia del motor, pero "hay una limitación, y es que sólo puedes fabricar piezas del tamaño de tu mano". ." Esto se debe a la enorme presión necesaria para comprimir el SMC en una forma sólida.
Esta limitación finalmente llevó a la segmentación del estator (la parte fija del motor que contiene los devanados de cobre). Esto crea un efecto de cascada en la capacidad de fabricación, la eficiencia y la densidad de par. Él no lo sabía en ese momento, pero simplemente estaba construyendo un futuro para esta tecnología. Ahora que lo había descubierto -y lo hizo parecer tan fácil- sólo tenía que encontrar inversores para su diseño en 2009, antes de que los coches eléctricos del mercado masivo salieran a la carretera. Asimismo, las herramientas para construir estos motores avanzados no existen. "Tenemos que diseñar mucha maquinaria para construir las máquinas", explica el Dr. Woolmer, y añade que YASA fabrica a medida el 70 por ciento de las herramientas que se utilizan actualmente para construir los motores de la empresa.
Como era de esperar, el Dr. Woolmer fue recibido con mucho escepticismo. Dijo que las primeras conversaciones con los inversores fueron más o menos así: "No hay ningún vehículo eléctrico. No hay mercado para su producto. Incluso si hubiera un mercado, incluso si comenzara a vender su tecnología, perdería dinero y ser un desastre."
Eso no impidió que Asaf se detuviera. Poco después de su fundación, la empresa logró su primer gran avance en 2010, construyendo el motor para el concept car Jaguar C-X75. El superdeportivo eléctrico híbrido poco ortodoxo propulsado por turbinas nunca entró en producción, aunque causó sensación en James Bond de 2015. La película "Fantasma". Luego, suministró motores a YASA en el superdeportivo híbrido enchufable Koenigsegg Regera de 2 millones de dólares en 2015, el primer automóvil de producción que presenta esta tecnología. Luego se recibieron pedidos de Ferrari y McLaren antes de que Mercedes adquiriera la empresa, aunque la empresa todavía trabajaba con socios externos.
Aun así, en 2023 todavía no habrá vehículos eléctricos de flujo axial en el mercado de masas. ¿Por qué? Bueno, muchos fabricantes de automóviles están empezando a vender sus primeros productos eléctricos, que se desarrollaron antes de que el trabajo de YASA estuviera realmente disponible. Además, los motores de flujo axial son ideales para montar entre el motor y la transmisión debido a su perfil plano, por lo que los híbridos de alto rendimiento parecen ser un punto de partida natural para que los fabricantes prueben la tecnología.
La verdadera oportunidad en los vehículos totalmente eléctricos aún no se ha materializado, pero el Dr. Woolmer dice que es sólo cuestión de tiempo. Él entiende el futuro de los autos entusiastas mejor que nadie en la industria automotriz con quien haya hablado (de manera oficial), y entiende que no se trata sólo de qué tan rápido puedes alcanzar las 60 mph. "Todo el mundo está construyendo coches eléctricos rápidos, y hay un pequeño resultado final", me dijo. Resulta que esto es fácil de hacer. Podemos ver muchas máquinas rápidas y pesadas de empresas como Tesla, General Motors y otras. Pero ahora "la mentalidad ha cambiado. Todos se dan cuenta de que son rápidos. Ahora el próximo cambio es cómo hacerlos más atractivos, cómo hacerlos más interesantes".
Para lograrlo es necesario reducir el peso y hacer un uso más eficiente de la energía, en lugar de simplemente meter más baterías en el automóvil. Esto es exactamente lo que permite la tecnología de motores de flujo axial. "A medida que las baterías mejoran, se optimiza la arquitectura y se reduce el peso de los subcomponentes, realmente no hay ninguna razón por la que no puedan ser más livianas que los vehículos de combustión interna", me dijo el Dr. Woolmer.
Todo ello ha dado lugar a la próxima nueva generación de motores de flujo axial de YASA, que se encuentran actualmente en desarrollo y llegarán a escena esta década. Los motores "producirán más de 30 kW [40 CV] por kilogramo". El impacto es casi increíble. Un vehículo de fin de semana de 300-caballos de fuerza puede funcionar con un motor que pesa menos que una sandía promedio.
Lo más importante es que hará que los coches eléctricos se conduzcan y se sientan diferentes a como se sienten hoy en día, incluso si las baterías siguen siendo más pesadas de lo que a la mayoría de la gente le gustaría. "[Los fabricantes de equipos originales] están tratando de encontrar una diferenciación en los vehículos eléctricos, especialmente cuando tienen vehículos de gasolina y diésel". Las nuevas tecnologías como en las que destaca YASA serán clave para crear nichos de mercado y brindar una experiencia de conducción única.
La configuración ideal del motor aún no se ha determinado. Los autos con motor de combustión interna han estado en desarrollo durante casi 100 años, y no podemos esperar que los autos eléctricos sean mejores en todo de inmediato. Aun así, la promesa es clara. Cuando salga el motor de próxima generación de YASA, también habrá mejoras en baterías, electrónica de potencia y más. El escepticismo está justificado, pero la tecnología realmente existe y está lista para abrir la puerta a una nueva generación de autos deportivos baratos, livianos y simples.
