Động cơ điện thế hệ mới: Cuộc cách mạng thay đổi ngành công nghiệp xe điện

Cuộc cách mạng xe điện (EV) từ trước đến nay đều xoay quanh công nghệ pin, nhưng một bước đột phá mới trong thiết kế động cơ đang dần thay đổi cục diện. Động cơ điện trục dọc (axial flux motor), với thiết kế dạng vòng tròn đặc trưng, đang mở ra một tương lai đầy hứa hẹn nhờ hiệu suất vượt trội, mật độ công suất cao và kích thước nhỏ gọn.

Khi các nhà sản xuất ô tô nhanh chóng áp dụng công nghệ này, động cơ trục dọc đang đứng trước cơ hội lớn để vượt qua các hệ thống truyền động truyền thống trong xe điện, qua đó cách mạng hóa thị trường EV toàn cầu. Hãy cùng tìm hiểu cách thức hoạt động của động cơ mang tính đột phá này và lý do vì sao nó đang trở thành “ngôi sao” của ngành công nghiệp ô tô.

Điều gì khiến động cơ trục dọc trở nên đột phá?

Động cơ trục dọc là một bước đột phá hoàn toàn so với động cơ trục xuyên tâm (radial flux motor) truyền thống, nhờ hiệu suất và sức mạnh vượt trội mà nó mang lại. Với cấu trúc gồm một stator (phần đứng yên) và hai rotor (phần quay), thiết kế này tối ưu hóa đường dẫn từ tính trong lõi động cơ, giảm thiểu tổn thất năng lượng trong lõi.

Không giống như các động cơ khác yêu cầu stator lớn, động cơ trục dọc không có lõi stator, giúp cấu trúc của nó trở nên mỏng nhẹ. Nhờ vậy, hiệu suất của động cơ được cải thiện đáng kể. Chất liệu từ tính mềm được sử dụng trong động cơ này giúp tăng độ thẩm từ và giảm tổn thất năng lượng.

Với mật độ mô-men xoắn lên đến 10 kW/kg, động cơ trục dọc không chỉ mạnh mẽ mà còn nhỏ gọn, khiến nó trở nên lý tưởng cho các ứng dụng đòi hỏi hiệu suất cao, từ xe điện đến công nghệ hàng không.

Động cơ này cũng được thiết kế với các cuộn dây phẳng, giúp giảm lượng đồng cần dùng và dễ dàng tự động hóa quy trình sản xuất. Điều này không chỉ tiết kiệm chi phí mà còn tăng cường hiệu quả điện năng, làm mát tốt hơn và tăng mật độ mô-men xoắn.

Hệ thống quản lý nhiệt cũng là một điểm mạnh của động cơ trục dọc. Hệ thống làm mát bằng dầu tinh vi đảm bảo khả năng hoạt động ở tải cao, đồng thời kéo dài tuổi thọ động cơ. Kết quả là một động cơ nhỏ gọn, nhẹ nhàng nhưng có khả năng cung cấp sức mạnh lớn và tuổi thọ lâu dài.

So sánh giữa động cơ trục dọc và động cơ truyền thống

Động cơ trục xuyên tâm đã chiếm lĩnh thị trường trong nhiều năm, nhưng nó có những hạn chế đáng kể về kích thước, trọng lượng và hiệu suất. Động cơ trục dọc đã vượt qua những rào cản này nhờ thiết kế ưu việt.

Một trong những khác biệt rõ rệt nhất là cách tạo ra mô-men xoắn. Đa số động cơ truyền thống sử dụng đường từ tính xuyên tâm, trong khi động cơ trục dọc tối ưu hóa trường từ tính với khoảng hở không khí lớn hơn. Điều này giúp tạo ra nhiều công suất hơn mà không cần thêm nguyên liệu từ tính, giảm tài nguyên sử dụng.

Ngoài ra, thành phần nguyên liệu cũng là một điểm khác biệt quan trọng. Trong khi động cơ truyền thống phụ thuộc nhiều vào kim loại đất hiếm, thiết kế của YASA với động cơ trục dọc đã giảm thiểu, thậm chí loại bỏ sự phụ thuộc này. Điều này không chỉ giảm thiểu tác động môi trường từ việc khai thác mà còn giảm rủi ro địa chính trị liên quan đến nguồn cung vật liệu hiếm.

Khả năng linh hoạt trong sản xuất là một điểm mạnh khác của động cơ trục dọc. Cấu trúc stator phân đoạn không chỉ loại bỏ phần yoke mà còn giúp dễ dàng cuốn dây, làm cho nó phù hợp với quy trình sản xuất hàng loạt. Hiệu quả trong sản xuất này giúp giảm chi phí và mở rộng quy mô sản xuất, điều rất cần thiết trong thị trường EV đang phát triển mạnh.

Với kích thước mỏng nhẹ, động cơ trục dọc dễ dàng lắp đặt trong các không gian nhỏ hẹp, phù hợp với kiến trúc xe điện hiện đại. Khi các hãng xe hướng đến những chiếc xe nhẹ hơn để tăng phạm vi hoạt động, động cơ trục dọc là một lựa chọn hoàn hảo.

Động cơ trục dọc định hình tương lai xe điện như thế nào?

Xu hướng sử dụng động cơ trục dọc mang lại những tác động lớn đối với cả nhà sản xuất và người tiêu dùng. Đối với các nhà sản xuất, công nghệ này giúp đơn giản hóa chu trình sản xuất và giảm đáng kể chi phí. Nhiều hãng xe lớn như Mercedes-Benz và Renault đã bắt đầu áp dụng công nghệ này, và động cơ của YASA đang dẫn đầu xu hướng.

Về mặt môi trường, động cơ trục dọc cung cấp một giải pháp phát triển xe điện bền vững hơn bằng cách giảm sự phụ thuộc vào vật liệu đất hiếm. Điều này phù hợp với nỗ lực toàn cầu trong việc giảm lượng khí thải CO2 từ ngành công nghiệp ô tô, khiến động cơ này trở thành lựa chọn lý tưởng cho các hãng xe quan tâm đến môi trường.

Đối với người tiêu dùng, hiệu suất và mật độ công suất của động cơ trục dọc mang lại nhiều lợi ích thiết thực. Các xe điện sử dụng động cơ này có thể tăng tốc nhanh hơn, di chuyển xa hơn và đáng tin cậy hơn, những yếu tố được người dùng đánh giá cao.

Hơn thế nữa, thiết kế nhỏ gọn của động cơ trục dọc mở ra cơ hội ứng dụng rộng rãi, từ xe hơi thông thường, máy bay điện, xe tải đến các robot công nghiệp. Sự linh hoạt này đang định hình một tương lai công nghệ đa dạng và đột phá.

Động cơ trục dọc không chỉ là một bước tiến trong công nghệ động cơ mà còn là thế hệ tiếp theo của hệ thống di chuyển điện. Với hiệu suất chưa từng có, mật độ công suất cao và tính bền vững, động cơ này được dự đoán sẽ thay thế công nghệ xe điện truyền thống và thúc đẩy một tương lai sạch hơn, hiệu quả hơn.

Trong khi cả nhà sản xuất lẫn người tiêu dùng đều hoan nghênh sự ra đời của động cơ trục dọc, công nghệ này có thể trở thành tiêu chuẩn toàn cầu của động cơ điện. Tương lai đã đến, và nó mang hình dáng của một vòng tròn. Liệu chiếc xe tiếp theo của bạn có được vận hành bởi công nghệ này không?

Việt Hà (Theo Econews)

CTV