Мировая электромобильная промышленность зависит от поставок сырья из Китая не только в сфере производства тяговых аккумуляторов, но и при выпуске электродвигателей. Японские компании обеспокоены тем, что отечественная автомобильная промышленность уязвима в этом отношении, а потому создают магниты для тяговых электродвигателей, которые не требуют поставляемого из Китая неодима.

Источник изображения: Proterial

Являющаяся подразделением Hitachi компания Proterial ещё в прошлом году начала разработку ферритовых магнитов особой конструкции, которые позволяли бы без использования неодима добиться от электродвигателей таких характеристик, которые устроили бы автопроизводителей. Прототип электродвигателя на их основе был изготовлен и испытан специалистами Proterial в этом году, и компания утверждает, что подобные компоненты силовых установок вполне могут применяться в электромобилях.

Ферритовые магниты состоят преимущественно из оксида железа, поэтому для их производства не требуется неодим, который поставляется из Китая. При этом неодимовые магниты обычно в десять раз сильнее ферритовых, и это качество весьма востребовано при производстве тяговых электродвигателей. Ферритовые магниты по этой причине не нашли особого распространения в этом сегменте рынка. Proterial утверждает, что особая компоновка ферритовых магнитов позволяет компенсировать их изначально более слабые характеристики, и создавать на их основе вполне конкурентоспособные тяговые электродвигатели.

Компания не собирается выпускать такие электродвигатели самостоятельно, но готова снабжать ферритовыми магнитами тех производителей, которые в силу определённых причин не готовы использовать неодимовые магниты. Правда, поставить на конвейер электродвигатели для транспорта на основе ферритовых магнитов придётся не ранее начала следующего десятилетия, если говорить о массовом производстве.

Канадский стартап GlüxKind представил на выставке CES 2023 коляску Ella с электродвигателем, которая заметно облегчит жизнь многим родителям, приняв на себя часть их обязанностей. Правда, обойдётся машина недёшево — от $3800.

Источник изображения: gluxkind.com

Авторами проекта являются канадские инженеры Энн Хангер (Anne Hunger) и Кевин Хуан (Kevin Huang) — пара, которая сильно разочаровалась, когда искала коляску для своей дочери. В итоге они поставили обычную коляску на электрический скейтборд и начали работу над проектом. GlüxKind Ella предлагает три режима работы, первый из которых заключается в создании сонаправленного усилия — когда коляску начинают толкать, подключаются электродвигатели. Эффект от этого режима наиболее заметен, когда приходится ехать в горку, поворачивать или двигаться с заполненным грузовым отсеком.

Второй режим — автоматическое укачивание, при котором коляска самостоятельно движется вперёд и назад примерно на 30 см. Злоупотреблять этой функцией, возможно, не следует, но как временная экстренная мера она может оказаться полезной. Наконец, третий режим предполагает движение коляски на автопилоте перед владельцем. GlüxKind Ella самостоятельно поддерживает стабильную мощность или тормозит, когда возникает такая потребность. Единственный недостаток — этот режим не работает, если в коляске находится ребёнок.

Аккумулятора хватит примерно на 8 часов работы. В широкую продажу GlüxKind Ella пока не поступила: в ближайшие месяцы ожидается запуск кампании на Kickstarter, где можно будет оформить предварительный заказ за $3800. Когда коляска выйдет на рынок, её цена, вероятно, возрастёт.

Устройство под названием Moonwalker представляет собой накладки на кроссовки, которые превращают их в некоторое подобие электрических роликовых коньков. Только они отличаются от обычных коньков своим предназначением — надев их, человеку предлагается не ездить, а ходить, но только на 250 % быстрее.

Источник изображений: shiftrobotics.io

Проект Moonwalker разработан инженерами компании Shift Robotics, созданной при Университете Карнеги — Меллона. Эти коньки крепятся к обуви любого типа при помощи регулируемых ремней и быстросъёмных магнитных фиксаторов. При ходьбе владелец машин запускает бесщёточные электродвигатели мощностью 300 Вт, каждый из которых приводит во вращение восемь полиуретановых колёс — по ощущениям это напоминает проход по движущейся дорожке в аэропорту. Встроенные датчики отслеживают особенности походки владельца, адаптируя при помощи алгоритмов машинного обучения их работу к скорости его движения: чем быстрее идёт человек, тем быстрее крутятся колёса.

Максимальная скорость Moonwalker составляет 11 км/ч, но даже при этом тормозной путь составляет всего 1 м. При движении по склону система также контролирует скорость вращения колёс, не позволяя человеку утратить управление ими. Каждая машина весит 1,9 кг, а конструкция предусматривает шарниры у основания пальцев — ходьба в Moonwalker максимально комфортна и не похожа на ощущения от жёстких горнолыжных ботинок.

Простое движение ногой переключает коньки между режимами Shift и Lock — в первом случае колёса вращаются и ускоряют ходьбу владельца, во втором они блокируются и позволяют, например, пройти по лестнице. Полная зарядка аккумуляторов через USB-C PD занимает 1,5 часа и обеспечивает около 9,7 км пути — запас хода зависит от скорости шага и рельефа местности. Розничная цена Moonwalker составит $1399, однако сейчас авторы проекта запустили кампанию на Kickstarter, где можно оформить предзаказ за $899.

Швейцарская компания Micro Mobility Systems AG объявила, что в 2023 году начнётся серийное производство ультракомпактных электромобилей серии Microlino. Помимо «полноценной» версии Spiaggina, компания подготовила молодёжный вариант Microlino Lite.

Гендиректор Gucci Марко Биззарри. Источник изображений: microlino-car.com

Электромобиль Microlino, разработанный с оглядкой на классическую модель Isetta, дебютировал на Женевском автосалоне в 2016 году, однако компании не удалось своевременно запустить его серийное в производство, и в 2020 году машина подверглась некоторой модернизации. К настоящему моменту уже стартовал ограниченный выпуск 999 экземпляров Pioneer Series — среди первых получателей оказались глава модного дома Gucci Марко Биззарри (Marco Bizzarri) и цюрихский ресторатор Мишель Пеклар (Michel Péclard).

Младшая модель Microlino Lite подпадает под европейскую классификацию L6e — мощность его двигателя ограничена 6 кВт, а максимальная скорость составляет 45 км/ч. В ряде стран региона это означает возможность ездить без водительского удостоверения в возрасте старше 14 лет. Модель сохранила основные черты Microlino, включая посадку через переднюю дверь, вмонтированные в боковые зеркала фонари и небольшой багажник. Светодиодной полосой на передней части во имя экономии пришлось пожертвовать.

Spiaggina, старшая версия электромобиля, относится к классу L7e. Производитель позиционирует машину как предназначенную для поездок в летний отпуск. Машину отличают сине-белая расцветка, брезентовая крыша, а также отсутствие боковых и заднего окон. Производство первой партии электромобилей намечено на лето 2023 года — старшая модель получит двигатель на 12,5 кВт с крутящим моментом 89 Н·м, который обеспечит ей максимальную скорость в 90 км/ч. Покупателям будут предложены два варианта Spiaggina с аккумуляторами на 10,5 кВт·ч (запас хода 177 км) и на 14 кВт·ч (230 км). Цена Spiaggina составляет от $14 999.

Французская компания SeaBubbles продемонстрировала на Каннском яхтенном фестивале (Cannes Yachting Festival) электрическую лодку SeaBubble, которая отличается достойными техническими характеристиками и оригинальными техническими решениями.

Источник изображений: seabubbles.com

SeaBubble имеет габариты 8 м в длину и 3,5 м в ширину, вмещает до 12 пассажиров и приводится в движение двумя электромоторами мощностью по 45 кВт. Источником питания для двигателей служит гибридная система, сочетающая водородные топливные элементы и литийионную батарею. При разгоне до 10 узлов (19 км/ч) на судне разворачивается трио подводных крыльев — одно впереди и два сзади — после чего его корпус поднимается над водой на 60 см, и скорость увеличивается до 18 узлов (33 км/ч).

Как заявляет производитель, всего за 4 минуты заправки водородным топливом можно обеспечить до 2,5 часа работы при движении со скоростью 18 узлов, а максимальная скорость SeaBubble составляет 22 узла (41 км/ч). Машина оборудована гироскопами и датчиками высоты, посредством которых производится постоянный мониторинг тангажа и крена, а также автоматическая стабилизация корпуса.

Среди прочих позитивных моментов перечисляются двери типа «крыло чайки», система отопления и кондиционирования воздуха, а также система дистанционного управления. В качестве дополнительных опций можно выбрать аудиосистему, сиденья повышенной комфортности, защиту от обрастания илом и тонированные окна. Компания SeaBubbles сообщила, что первые экземпляры лодки уже поступили в производство, однако о цене пока не говорится ничего.

Инженеры из Университета Нового Южного Уэльса (UNSW), Австралия, создали самый высокоскоростной электродвигатель, который способен продлить дальность хода электромобилей. Увеличенная мощность и в два раза возросшая до рекордных 100 тыс. об/мин скорость вращения делают разработку уникальной при использовании привычных материалов и технологий.

Источник изображений: UNSW

Главной сложностью было создать механически прочный и надёжный ротор, способный выдерживать высочайшие нагрузки и при этом не выйти за рамки традиционных материалов и технологий, чтобы не удорожать конструкцию. Отчасти инженеры воспользовались готовой наработкой в виде… арочного моста Гёпо (Gyopo) в Южной Корее. Элементы ротора в местах расположения постоянных магнитов сформированы в виде кривых, повторяющих силовые опоры мостовой конструкции. Благодаря этому ротор предложенного СДПМ-двигателя (синхронного двигателя с постоянными магнитами) выдерживает скорость вращения 100 000 об/мин.

Впрочем, одним наблюдением за мостом дело не обошлось. Конструкция ротора оптимизировалась ИИ-алгоритмом до тех пор, пока не был получен необходимый результат. Для этого, в частности, алгоритм 120 раз изменял профиль ротора до приближения к оптимальным характеристикам. Предложенная конструкция также позволила снизить массу электромотора, что вместе с возросшей мощностью на единицу его объёма обещает увеличить пробег электромобиля.

Разработчик планирует варьировать скорость вращения и мощность, предлагая для электромобилей целый спектр электродвигателей с меньшей скоростью вращения, но повышенной мощности. Например, перспективным представляется вариант мощностью 200 кВт с максимальной скоростью вращения около 18 000 об/мин. При этом такой электродвигатель будет характеризоваться рекордной пиковой удельной мощностью около 7 кВт на кг. Это значит, что он будет на 10–20 % легче и на 2–5 % эффективнее, чем существующие двигатели для электромобилей.

Более того, изобретатели смогли на 70 % снизить объём использования редкоземельных (неодимовых) магнитов на единицу вырабатываемой мощности без ухудшения характеристик мотора. Это положительно скажется на цене вопроса, что в комплексе с другими улучшениями обещает подтолкнуть развитие электрического транспорта. Как говорят исследователи, при условии интереса со стороны автопроизводителей, в срок от 6 до 12 месяцев можно будет перейти к серийному производству разработки.

Оборудованный парой мощных электродвигателей катамаран Vision Marine V32 установил на озере Озарк (шт. Миссури) мировой рекорд скорости для водных видов транспорта на электрической тяге — машине удалось разогнаться до 175 км/ч.

Источник изображения: visionmarinetechnologies.com

В прошлом году компания Vision Marine начала принимать заказы на электрический лодочный мотор E-Motion 180E, предлагая любителям отдыха на водоёмах возможность передвигаться, производя минимум шума, но без компромиссов в скорости. Агрегат позиционируется как мощнейший в мире подвесной лодочный мотор, и едва ли это противоречит истине: 180-сильный двигатель развивает крутящий момент 390 Н·м.

Предложением решили воспользоваться в компании Hellkat Powerboats из Майами, где вознамерились построить самую мощную электрическую лодку в мире — так появился на свет катамаран V32, построенный на базе 9,8-метровой модели Hellkat Fulgura 1 Super-Sport. В конструкцию корпуса пришлось внести некоторые изменения, чтобы разместить аккумуляторные блоки, достаточно мощные для питания двух моторов E-Motion 180E.

Рекорд был поставлен в ходе благотворительной гонки на моторных лодках, которая прошла на озере Озарк в конце августа — управление машиной взял на себя известный гонщик Шон Торренте (Shaun Torrente). Мастер разогнал Vision Marine V32 до скорости 175 км/ч, побив рекорд 2018 года, когда катер Jaguar Vector Racing V20E показал результат в 142,6 км/ч.

В конце следующего месяца Tesla намеревается продемонстрировать работоспособный прототип человекоподобного робота Optimus (он же Tesla Bot), но это не значит, что все его узлы и компоненты готовы к серийному производству, которое начнётся в следующем году. Сейчас компания активно нанимает специалистов, которые помогут создавать исполнительные механизмы этого робота.

Источник изображения: Tesla

Если обратиться к презентации Tesla годичной давности, то можно вспомнить, что в конструкции человекоподобного робота Optimus предусмотрено наличие сорока сервоприводов: по шесть штук в каждой из четырёх конечностей, по шесть в каждой их кисте рук, ещё два в туловище и два в шее. Компания определённо имеет опыт в разработке электродвигателей, но в отличие от тяговых, применяемые в конструкции робота должны обладать другой спецификой и относиться к шаговому типу.

Существенных динамических характеристик от этих роботов никто не ожидает. На вытянутых руках он сможет переносить груз массой не более 4,5 кг, а в более подходящей позе — до 20 кг. Без груза робот сможет развивать скорость передвижения до 8 км/ч. Как отмечает Electrek, руководитель направления электродвигателей Tesla Константинос Ласкарис (Konstantinos Laskaris) опубликовал список из не менее чем девяти вакансий, связанных с разработкой сервоприводов и исполнительных механизмов человекоподобного робота. Основная часть рабочих мест сосредоточена в калифорнийском Пало-Альто, но имеется вакансия и в Греции, откуда руководитель этого подразделения компании изначально прибыл в США. Tesla ставит перед профильными специалистами задачу создать электродвигатели, оптимизированные с точки зрения энергоэффективности, производительности, себестоимости и технологичности производства.

Британская компания Escend представила двухколёсные роликовые коньки Blades, оборудованные электродвигателями и пультом управления. Они разгоняются до 25 км/ч и имеют запас хода в 15 км от полностью заряженного встроенного аккумулятора.

Источник изображений: kickstarter.com

Новинка представляет собой пару колёсных платформ, совместимые со стандартной обувью для роликов — адаптеры обеспечивают совместимость с системами крепления UFS или Trinity. Масса одной платформы составляет 3,75 кг, на борту присутствует аккумулятор ёмкостью 5200 мА·ч с возможностью быстрой замены, пара колёс с силиконовыми шинами и 400-ваттный электродвигатель на заднем колесе.

Управление платформами осуществляется синхронно при помощи компактного беспроводного пульта — он позволяет регулировать скорость, тормозить, выбирать между режимами движения Eco, Commute и Turbo, а также при необходимости включать заднюю передачу. На пульте есть дисплей с подсветкой, на который выводится актуальная информация, включая пройденное расстояние и уровень заряда аккумулятора.

Полная зарядка аккумулятора занимает 4 часа и обеспечивает запас хода в 15 км, а за 2 часа батарея восполняет 80 % ресурса. Электрические ролики Escend Blades разгоняются до 25 км/ч и могут поднимать пользователя под уклон до 20°.

Предварительный заказ на коньки можно оформить на платформе Kickstarter по цене от $665 за базовый комплект — для тех, кто собирается использовать их со своей обувью. Есть и более дорогие альтернативные варианты с комплектными ботинками. Поставки Escend Blades ожидаются уже в октябре.

Немецкая компания Mahle разработала электромотор, который может постоянно работать под нагрузкой свыше 90 % от пиковой. Электродвигатель Superior Continuous Torque (SCT) не перегревается на подавляющем большинстве жёстких режимов эксплуатации. При этом он компактный и лёгкий, что также делает его дешевле. Ожидается, что электродвигатель SCT станет основой как легковых электромобилей, так и тяжёлой техники на электротяге.

Источник изображения: Mahle

Обычные электродвигатели не могут долго работать на нагрузках, близких к максимальным — они банально перегреваются. Доходит до того, что в электромобилях длительная нагрузка на электродвигатели не поднимается выше 50–60 % от пиковой. Чтобы лучше охлаждать электродвигатель его приходится делать массивнее — больше и тяжелее. Так можно увеличить длительную нагрузку на электродвигатель до 70–80 %, но довольно большой ценой как в деньгах, так и за счёт потери части полезной нагрузки (которую съест лишний вес электродвигателя).

Источник изображения: Mahle

Немецким инженерам удалось разработать лёгкий и мощный электрический двигатель, который может держать постоянную нагрузку свыше 90 % от максимальной. Грузовик с таким двигателем не выдохнется на крутом подъёме с тяжёлым грузом в кузове, а гоночный электромобиль покажет чудеса работы под нагрузкой на трассе.

Секрет разработки заключается в автоматической подаче масла для охлаждения. Масло всасывается через центральный заборник и за счёт центробежной силы вращающегося ротора прокачивается вокруг катушек. Нагретое масло из двигателя может использоваться как для обогрева узлов и агрегатов электромобиля, например, аккумуляторного блока зимой, либо же охлаждаться через радиаторы.

Более того, конструкторы Mahle разрабатывают версию охлаждаемого маслом электродвигателя без постоянных (неодимовых) магнитов. Такие электродвигатели не будут зависеть от поставок редкоземельного сырья и будут дешевле, хотя за счёт замены магнитов на электрообмотку двигатели будут чуть крупнее. Ранее мы сообщали об этой разработке Mahle.

Корпорация Toshiba ESS применила весь свой опыт в сфере ядерных и тепловых технологий и разработала прототип лёгкого и мощного сверхпроводящего электродвигателя для применения в транспорте. Новый электродвигатель весит в десять раз меньше двигателей на ископаемом топливе сопоставимой мощности. Подобное сочетание характеристик оценят в авиации и в новой сфере аэротакси с вертикальными взлётом и посадкой.

Источник изображения: Toshiba ESS

Прототип сверхпроводящего электродвигателя Toshiba размерами 50 × 70 см (без учёта вала) имеет мощность 2 МВт. Коммерческое производство подобных двигателей компания намерена начать в конце текущего десятилетия. Сверхпроводящий двигатель был разработан группой инженеров и экспертов в подразделении Keihin Operations компании Toshiba ESS, которое имеет опыт разработки и производства генераторов и сверхпроводящих продуктов для атомной и тепловой энергетики.

Электрическая двигательная установка с помощью эффекта сверхпроводимости (вероятно, речь идёт о высокотемпературной сверхпроводимости) позволит сэкономить заряд батарей в полёте благодаря более высокому КПД и снижению потерь на сопротивление току. По оценкам специалистов, сверхпроводящие электродвигатели в авиации могут экономить до 30 % топлива по сравнению с традиционными техническими решениями.

Интересно отметить, что в России также разрабатывается перспективная гибридная сверхпроводящая силовая установка мощностью 2 МВт, но пока на самолёте-лаборатории Як-40 на аэродроме новосибирского ФГУП «СибНИА им. С. А. Чаплыгина» обкатывается сверхпроводящий электродвигатель мощностью 500 кВт.