Компания сообщила для 24Journal.ru: «Определяющей характеристикой этого двигателя [является то, что] при очень низких оборотах… [для] одинакового размера, того же веса, того же объема и того же количества энергии, вводимой в двигатель, мы всегда будем производить – как минимум, иногда больше, но, как минимум, – в два-три раза превышающий выходной крутящий момент любого электродвигателя в мире, и он делает это с высокой эффективностью во всем диапазоне крутящего момента и скорости ».
«Hunstable» происходит от двух основных принципов: Фреда Хунстейбла, инженера, который годами проектировал электрическую инфраструктуру для атомных электростанций в Соединенных Штатах; и Брэд Ханстейбл, сын Фреда и бывший технический предприниматель, который помог основать потоковый сервис Ustream, который был продан IBM в 2016 году за 150 миллионов долларов.
Linear Labs начинали как проект отца-сына, чтобы создать линейный генератор, окружающий шахту старомодной ветряной мельницы, которая обеспечила бы надежную энергию (а также чистую воду) для обедневших сообществ. Задача заключалась в разработке генератора, способного вырабатывать достаточную мощность от низкоскоростного возвратно-поступательного движения вала с высоким крутящим моментом. Брэд сказал, что его отец взломал код около четырех лет назад, в результате чего появился «линейный генератор, который вырабатывал огромное количество электроэнергии из медленной ветряной мельницы». Более того, прорыв был модульным, что привело к семейству двигателей, которые получили 25 патентов.
Электродвигатели переживают свое второе столетие, едва изменившись с тех пор, как Никола Тесла запатентовал свои инновации с современным трехфазным четырехполюсным асинхронным двигателем между 1886 и 1889 годами. Хотя все двигатели состоят из одинаковых основных компонентов – катушек из медного провода, известных как обмотки и магниты – способ, которым эти компоненты взаимодействуют, немного отличается. В двигателе с радиальным потоком один компонент вращается внутри другого – представьте, что маленькая банка вращается внутри большей стационарной. В конструкции с осевым магнитным потоком компоненты вращаются рядом друг с другом, как два маховика, соединяющих центральную неподвижную пластину.
Как правило, способ создания большего крутящего момента заключается в передаче большего тока в двигатель или в создании двигателя большего размера. Linear Labs нашла другой путь: путем объединения осевого и радиального потоков в одном двигателе.
Иллюстрации от Linear Labs
HET – это четыре ротора, окружающих статор. Центральный ротор вращается внутри статора, создавая один источник потока. Второй ротор вращается вне статора, создавая второй источник потока. Два дополнительных ротора лежат на левом и правом концах статора, по существу формируя двигатель AF. Это еще два источника, общее число которых составляет четыре. По сути, это два концентрических радиальных двигателя, зацепленные двумя осевыми.
В Linear Labs говорят, что весь HET генерирует весь крутящий момент в направлении движения ротора. В рекламном ролике Фред Хунстейбл сказал: «Мы называем это окружным потоком, вроде туннеля крутящего момента».
Генерация большего крутящего момента в данном объеме и перемещение всего этого крутящего момента в направлении движения ротора, как утверждают Hunstables, «в два-три раза превышает крутящий момент для огибающей этого размера по сравнению с любым другим двигателем, существующим там. Неважно, что это за мотор, мы всегда будем его выпускать ».
Кроме того, при использовании дискретных прямоугольных катушек, вставленных в полюсы статора, HET требует на 30% меньше меди, чем двигатель аналогичного размера. Конструкция также исключает концевые обмотки – отрезки меди, которые лежат вне статора в обычном двигателе, генерируя потраченное магнитное поле и тепло.
На сегодняшний день Linear Labs подписала соглашения с производителем скутеров, со шведской фирмой по производству систем электропривода Abtery и с неназванной фирмой, разрабатывающей гиперкар, который будет выпущен в течение двух лет с использованием четырех HET. Тем не менее, Брэд Ханстейбл считает, что HET может найти применение в электромобиле, поскольку крутящий момент HET достигается при оборотах в минуту, которые соответствуют конечному использованию. Современные электромоторы вращаются намного быстрее, чем колеса, поэтому большинство электромобилей используют редуктор для подключения двигателя, вращающегося со скоростью несколько тысяч оборотов в минуту, с колесами, вращающимися со скоростью от одного до, возможно, 1800 оборотов в минуту. Если HET генерирует необходимый крутящий момент на оборотах, соответствующих скорости вращения колеса, автопроизводитель теоретически может отказаться от редуктора, уменьшив вес и повысив эффективность трансмиссии.
Брэд сказал, что тестирование показало, что HET в конфигурации с прямым приводом работает в приложениях, обычно обслуживаемых редуктором 6: 1, и, возможно, это соотношение еще выше. Последствия нисходящего потока могут быть значительными, согласно Hunstable. Эта экономия веса – более низкая рабочая скорость HET означает меньшее и более легкое электронное оборудование, заявляет компания, – и повышение эффективности может быть использовано для уменьшения размера батареи и, следовательно, веса транспортного средства, экономии денежных средств и предоставления производителям возможности использовать более легкие – обязательные компоненты – возможно, достаточно, чтобы существенно повлиять на прибыль, считает Хунстейбл.
HET может также взять на себя роль компонента, известного как повышающий преобразователь постоянного тока в постоянный, используемый в некоторых электромобилях в ситуациях, когда транспортному средству необходимо обменять крутящий момент на мощность, например, при резком ускорении на скоростях шоссе. При этом они используют дополнительную энергию, которая не может быть направлена на расстояние. В общих чертах, EV, которые подчеркивают производительность, используют повышающий преобразователь, как Tesla Model S, в то время как те, которые подчеркивают эффективность, не делают, как Hyundai Ioniq EV. (Следует отметить, что некоторые гибриды, такие как гибриды Toyota и Lexus, используют повышающие преобразователи для ускорения гусей).
В Linear Labs говорят, что HET самостоятельно выполняет работу повышающего преобразователя постоянного тока, изменяя относительное положение одного или нескольких из его четырех роторов, аналогично системе переменного кулачка на ДВС, изменяя положение в зависимости от потребностей нагрузки. Linear Labs утверждает, что, сочетая дополнительный крутящий момент, уменьшенный вес и сложность без коробки передач или повышающего преобразователя, а также с более легкими вспомогательными устройствами, HET может увеличить диапазон на 10%.
Ни один автопроизводитель не рассмотрит претензии компании, о которой он никогда не слышал, о компоненте, который никогда не использовал. Тем не менее, мы хотели получить комментарии OEM-производителей для сравнения с заявлениями Linear Labs. Мы связались с Chevrolet, Tesla и Hyundai. Только Hyundai согласился на вопросы и ответы, связав нас с Джеромом Грегеоисом, старшим менеджером завода по трансмиссии Hyundai Group, и Райаном Миллером, руководителем группы разработки электрифицированной трансмиссии Hyundai.
Gregeois сказал, что OEM-производители так много вкладывают в аккумуляторы, потому что они «намного дороже, чем любой из [других] компонентов», а эффективность химии аккумуляторов намного выше. Поэтому «Единственный способ достичь конкурентоспособных цен по сравнению с двигателями внутреннего сгорания или гибридами – это реально снизить затраты на аккумуляторы».
Что касается двигателей, Миллер сказал: «Нашей целью и отраслевой направленностью на двигатели является переход на двигатели-преобразователи на основе карбида кремния». Инвертор двигателя преобразует постоянный ток аккумуляторной батареи (DC) в переменный ток (AC), используемый для питания электродвигателей, которые обеспечивают привод к транспортному средству. При рекуперативном торможении инвертор двигателя делает обратное – превращает переменный ток из двигателей обратно в постоянный, чтобы перезарядить батарею. Технология карбида кремния, которую IEEE называет «Меньше, быстрее, жестче», позволяет снизить объем инвертора на 50%.
Миллер сказал нам, что двигатель с постоянными магнитами в Hyundai Ioniq составляет около 50 килограмм или 110 фунтов. Коробка передач, которая содержит главную передачу и дифференциал, составляет приблизительно 70 фунтов. «Это не свет, – сказал он, – потому что шестерни, как правило, стальные». Что касается объема, коробка передач занимает около 70% объема двигателя.
Мы спросили Грегеуа и Миллера, будет ли двигатель с прямым приводом, позволяющий исключить коробку передач, иметь огромное значение в стоимости или сложности трансмиссии. Грегеуа сказал: «Мы считаем, что коробка передач будет дешевле двух двигателей». Миллер добавил: «Сталь и алюминий очень дешевы».
Один пример автопроизводителя не отменяет преимуществ электрической турбины Hunstable, и Брэд Ханстейбл полагает, что экономия есть. «Каждая трансмиссия может быть спроектирована и спроектирована несколькими способами, – сказал он. – Но если у вас есть два двигателя, которые производят в два раза больше крутящего момента в два раза меньше, чем один обычный двигатель, который должен использовать коробку передач, то нет никакого сравнения. HET выигрывает. Конечно, для краткосрочного автомобиля массового рынка один двигатель, приводимый непосредственно в дифференциал, является наиболее вероятным сценарием, все еще исключая стандартную… коробку передач ».
И автопроизводители тратят деньги на улучшение своих двигателей. Honda усовершенствовала электродвигатель в Accord Hybrid, используя квадратные медные провода для обмоток статора и три магнита вместо двух на роторе. Говорят, что изменения добавили 6 фунт-фут крутящего момента и 14 лошадиных сил.
Мы спросили Брэда, как долго он думал, что пройдет, прежде чем мы увидим HET в машине, такой как Chevrolet Bolt. «Три или четыре, некоторые говорят, что пять лет … У крупных компаний есть более длительные циклы ввода в производство, [но] мы заключаем соглашения о совместной разработке, мы проводим испытания с [автопроизводителями]».
В пространстве EV было так много шарлатанов, что многие из историй, которые мы читали о HET, заканчиваются тем, что комментаторы нападают на него, как гиены, уничтожающие антилоп гну.
«В моторном отсеке много дыма и зеркал», – признал Брэд. «Разница в этом: мы их построили. В конце концов, вы не можете спорить с тем, что построено прямо перед вами ».
«Мы буквально находимся в первом иннинге этой технологии, – продолжил он, – так что мы будем продолжать делать больше вещей, которые сделают это еще лучше. Но первые двигатели, которые мы производим на рынке, являются буквально квантовым скачком во всем, что там есть ».
Таким образом, вопрос заключается в том, имеет ли этот квантовый скачок смысл с точки зрения затрат и упаковки для спектра производителей электромобилей, или он имеет смысл прежде всего для производителей роскошных электромобилей, которые могут оправдать стоимость HET. Можно ли противопоставить и оправдать этот еще более эффективный, но дорогой компонент, сняв не особо дорогую вещь (коробку передач) и сняв некоторые из этих довольно дорогих и тяжелых вещей (батарей)? Представители Hyundai не были в этом уверены, но если это действительно только первый иннинг для HET, возможно, дальнейшее развитие и фактический доступ основных производителей дадут ответ по ходу игры.
