Gdyby dało się zastąpić magnesy wykorzystywane powszechnie w silnikach elektrycznych czystym żelazem i odpowiednią inżynierią, to dałoby to światu tańsze, wydajniejsze i lokalnie produkowane silniki do codziennych zastosowań – od hulajnóg po wentylatory. Właśnie takie rozwiązanie proponuje amerykański start-up Conifer, choć droga tych silników do samochodów jest jeszcze długa.
Zapomnij o rzadkich pierwiastkach. Zwykłe żelazo może napędzić przyszłość silników elektrycznych
Conifer to firma założona przez byłych inżynierów Apple i Lucida, której udało się opracować silnik całkowicie rezygnujący z rzadkich ziem na rzecz ferrytu, czyli taniego i powszechnego materiału żelazowego. Ten ruch całkowicie uniezależnia produkcję od zagranicznych dostaw i zmniejsza ryzyko katastrofy w razie politycznych niesnasek. Według szacunków koszt materiałów w silnikach tego typu spada nawet o 90%, a przy odpowiedniej skali Conifer jest w stanie osiągnąć wydajność zbliżoną do tej oferowanej przez klasyczne silniki z magnesami neodymowymi.
Czytaj też: Drukowany silnik turboodrzutowy przeszedł testy na wysokości 4000 metrów. Chiny wyprzedzają konkurencję
Kluczem do tego sukcesu jest też wybór konstrukcji, bo zamiast tradycyjnego układu cylindrycznego, Conifer stawia na konstrukcję osiowo-strumieniową, a więc płaską, przypominającą naleśnik, w której strumień magnetyczny przebiega równolegle do osi obrotu. Ten układ pozwala uzyskać większy moment obrotowy przy tej samej średnicy i lepsze chłodzenie dzięki większej powierzchni. Co więcej, nowoczesne metody produkcji (takie jak precyzyjne uzwojenia i kompozyty magnetyczne) sprawiają, że konstrukcja, która kiedyś była trudna w produkcji, dziś staje się prostsza, a co najważniejsze, skalowalna. Conifer w procesie produkcji wykorzystuje efekt koła zamachowego, rozprowadzając materiał magnetyczny dalej od środka i zwiększając prędkość obrotową płaskiego wirnika, co pozwala zrekompensować słabsze właściwości ferrytu względem neodymu.
Projekt tego intrygującego silnika nie pozostaje tylko w sferze teorii, bo Conifer zdobył 20 milionów dolarów finansowania i rozpoczął współpracę z producentami hulajnóg oraz lekkich pojazdów elektrycznych. Produkcja początkowo skoncentruje się na silnikach o mocy od 1 do 25 koni mechanicznych, przeznaczonych do pomp, narzędzi, wentylatorów HVAC i napędów w kołach. Wedle zapowiedzi, dzięki zastosowaniu warstwowych uzwojeń i automatyzacji linii produkcyjnych firma może wytwarzać silniki bez potrzeby kosztownego przerabiania fabryk. Nie wszystko jest jednak tak kolorowe, a rewolucja może mieć jednak bardziej niszową skalę.
Czytaj też: Rewolucja w napędach kosmicznych właśnie nadeszła. Ten silnik spala gaz ziemny zamiast tradycyjnych paliw
Już teraz wyszły pewne ograniczenia w tych silnikach, bo ferryt nie nadaje się do silników dużej mocy, czyli takich, jakie stosuje się w Teslach. Konstrukcja tarczowa zwiększa masę bezwładną, co wpływa na przyspieszenie i hamowanie, a silniki montowane bezpośrednio w kołach mogą pogarszać komfort jazdy w lekkich pojazdach. Mimo to, dla mniejszych aplikacji (takich jak urządzenia przemysłowe czy pojazdy miejskie) te kompromisy są akceptowalne… choć jak tu je rozwiązać, aby napędzić finalnie samochody? Musimy jednocześnie pamiętać, że takie silniki osiowo-strumieniowe już dziś trafiają do samochodów luksusowych, jak McLaren czy Lamborghini, choć nadal opierają się na magnesach z ziem rzadkich. Conifer pokazuje z kolei, że ten układ można uprościć i przystosować do masowej produkcji.
Czytaj też: Elektryczny rower Spectrx z 6-kW silnikiem między korbami. Czy to już nie przesada?
Połączenie stuletniej idei z nowoczesnymi metodami wytwarzania może okazać się rewolucyjne, choć nadal potrzebuje czasu. Conifer nie zdetronizuje od razu gigantów stawiających na rzadkie pierwiastki, ale otwiera drogę do produkcji wydajnych i lokalnych silników, które nie zależą od geopolitycznych punktów zapalnych. Jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem, końcówka 2025 roku może być początkiem ery żelaznych silników, które trafią do wentylatorów, narzędzi i pojazdów codziennego użytku.