Tömeg, aerodinamika és erőátviteli hatékonyság – a három alappillére egy hatékonyan működő belsőégésű motorral üzemelő járműnek. Mindazonáltal, hogy az elektromos autók már most az emberiség által készített leginkább energiahatékony motorral rendelkeznek, az alacsonyabb súly elérése is folyamatos cél, mely további effektivitást eredményezhet. Ezt a folyamatos aerodinamikai fejlesztések, mint az ajtóból előbújó kilincs vagy a belső tükrök helyetti kamerák is alátámasztják, azonban e téren van még hova fejlődni.
Furcsa módon az egyik ilyen fejlődési lehetőség az elektromotorok területén tűnt fel. Mi lenne, ha a motorház fém helyett műanyagból készülne? Németországban ezzel az ötlettel álltak elő ugyanis a Fraunhofer Institute for Chemical Technology (ICT) és a Karlsruhe Institute of Technology (KIT) kutatói.
„Egy elektromotor egy statikus és egy forgórészből áll. Az állórészben találhatók meg azok a réztekercsek, melyeken keresztül az áram folyik, és itt történik a legnagyobb mértékű áramveszteség” – mondja Robert Maertens, a Fraunhofer ICT kutatója. Maertens arra a tízszázalékos energiaveszteségre utal, amely az elektromotorokban a hő hatására megy végbe.
Pont ezért ilyen effektívek az elektromos autók: az elektromos energia 90 százaléka mozgássá alakul át, míg a legjobb belsőégésű motorok csupán közel 40 százalékát képesek haszonsítani az üzemanyagokban található kémiai energiának.
A fentebb említett német intézetek kutatói ezt a tízszázalékos energiaveszteséget kívánják csökkenteni újonnan kifejlesztett, műanyagból készült elektromotorjukkal. A túlmelegedést elkerülendő a mostani elektromos motorok háza fémből készül, amely a generált hőt egy szintén fémből készült hűtőborításba vezeti.
A Fraunhofer motorban szögletes kábelek vannak az állórészek körül, a napjainkban alkalmazott kerek kábelekkel szemben. Ez a megoldás további helyet takarít meg hűtőelemek elhelyezésére az állórészek közelében. „Ebben az optimalizált dizájnban a hőveszteség jelensége kiküszöbölhető az állórészekben elhelyezett hűtőelemek segítségével”, nyilatkozta a kutató, aki további előnyöket is kiemelt, mint az alacsonyabb hőtehetetlenség, amely sokkal gyorsabb lehűlést eredményez. A projektben egyébként a forgórész hűtésére szolgáló elemeket is terveztek.
Az ezen innovációk által elért magasabb hűtési hatékonyságnak köszönhetően tudták a kutatók a motort műanyagból megépíteni. Pontosabban szólva, szálerősített, hőre keményedő műanyagból. „A polimer házak könnyűsúlyúak, és sokkal könnyebben előállíthatók a fémházaknál. Továbbá utómunkálatok nélkül is könnyen beleillenek komplex geometriákba is, így jelentős megtakarításokat értünk el mind a súly, mind az ár terén”, nyilatkozta Maertens.
A projekt kutatói szerint a motor prototípusai csupán négy perc alatt megépíthetők. Ha belekezdenek a tömeggyártásba, ez az érték még tovább csökkenhet. A továbbfejlesztett hűtőrendszer a tízszázalékos hőveszteség 80 százalékát megakadályozza, amely önmagában 98 százalékos hatékonyságot kölcsönöz az elektromotornak, de további optimalizálással a veszteség még tovább csökkenthető.
