Plastik Motorlar ile Daha Hafif Elektrikli Araçlar Üretilebilir

Fraunhofer Kimya Teknolojileri Enstitüsü ve Karlsruhe Teknoloji Enstitüsü’nden araştırmacılar, plastik gövdeli motorlar kullanarak elektrikli araçları hafifletebilecek bir yöntem geliştirdiler. Detaylar haberimizde.

A- A+

09.10.2019 tarihli yazı 7627 kez okunmuştur.

Ağırlık, aerodinamik, aktarma organlarının ve motorun verimliliği bir aracın toplam verimliliğini etkileyen parametrelerdir. Her ne kadar elektrikli araçlar aerodinamik tasarımları ve motor verimlilikleriyle insanoğlunun tasarladığı en verimli makinelerden biri olsa da halen daha geliştirilebilecek yönleri mevcut. Pek beklenmedik bir seçenek olmasına rağmen bu yönlerden biri motorları hafifletmek olabilir.

DEmiL adı verilen ortak çalışmayla Almanya’nın Karlsruhe şehrinde bulunan Fraunhofer Kimya Teknolojileri Enstitüsü ve Karlsruhe Teknoloji Enstitüsü’nden araştırmacılar, motorların soğutmasının klasik yöntemler yerine fiberle güçlendirilmiş plastik kullanarak daha hafif motorların dolayısıyla da daha hafif elektrikli araçların üretimini mümkün kılan bir sistem geliştirdiler.

Elektrik motorları %90’nın üzerine çıkabilen verimlilik değerlerine sahiptirler. Geriye kalan %10’luk kısım ise ısı olarak kaybedilir. Bir elektrik motoru dönen rotor ve sabit statordan oluşur. Stator üzerinde bakırdan oluşan uyarma sargıları bulunur. Bu sargılar üzerinden geçen akımla uyarma alanını oluştururken motordaki toplam enerji kaybının büyük çoğunluğu da burada oluşur.

►İlginizi Çekebilir: Motor Sıcaklık Koruması Nedir?

Klasik yöntemlerde, statorda açığa çıkan ısı metal gövde boyunca yayılır. Bu ısı gövde üzerinde bulunan soğutma ceketlerinden su ile uzaklaştırılır böylece motor aşırı ısınmadan korunur. Bu yeni yöntemde ise araştırmacılar, statordaki sarımları daha sıkı sarabilmek için yuvarlak kesitli teller yerine dikdörtgen kesitli teller kullandılar. Böylece statorun içine bitişik şekilde yerleştirilecek olan soğutma kanalına yer açılmış oldu. Bu optimizasyon sayesinde klasik yöntemde olduğu gibi ısı gövdeye ve sonrasında soğutma ceketine aktarılmayacak, onun yerine statorun içine yerleştirilmiş olan dahili soğutma kanalı vasıtasıyla direkt olarak dışarı aktarılabilecek.

Isının açığa çıktığı yerde direkt olarak dağıtılması ağır gövde ve soğutma ceketi ihtiyacını ortadan kaldırıyor. Bu sayede ağırlık azalıyor ve plastiğin üretimi alüminyum gibi malzemelere kıyasla daha kolay olduğu için üretim aşamasında da avantaj sağlıyor. Projede, yüksek sıcaklık dayanımına sahip, ani soğumalara dayanıklı, fiberle güçlendirilmiş ve ısındıkça sertleşen türde bir plastik malzeme kullanıldı. Ayrıca bu malzeme termoplastiklerin aksine kimyasallarda temas ettiğinde şişme gibi sorunlar oluşturmuyor. Böylece soğutucuların içinde bulunan kimyasallardan etkilenmiyor. Bu plastik gövde enjeksiyon kalıplama yöntemiyle Vyncolit X7700 adlı fenolik kalıplama bileşiği kullanılarak üretiliyor. Şuanda bir prototipin üretiliş döngüsü 4 dakika sürüyor. Araştırmacılar seri üretime uygun bir tasarım ve üretim modeli seçtiklerini söylüyorlar.

Araştırma ekibi stator montajını tamamlayarak bazı testler yaptılar. Soğutucunun, statordan nominal çalışma değerlerinde akım geçtiğinde açığa çıkan ısının %80’ini dağıtılabildiğini gözlemledi. Ayrıca geriye kalan %20’lik kısmın soğutucu sıvının akış optimizasyonun yapılmasıyla giderileceği düşünülüyor. Şuanda rotorun montajı üzerine çalışan ekip yakın zamanda gerçek bir çalışma üzerinden denemeler yapabileceklerini söylüyorlar.

Elektrikli Araçlara Etkisi

Elektrikli araçlar, motorlarının içten yanmalı motorlara kıyasla çok daha hafif olmasına rağmen konvansiyonel araçlardan daha ağırdırlar. Çünkü elektrikli araçlar batarya ve inverter gibi ağırlığı arttıran parçalara da sahiptir. Araç ağırlığı arttıkça aynı performans değeri için daha çok yakıt tüketimi gerekir. Bu da elektrikli aracımızın pilinin daha çabuk bitmesi demektir. Yani elektrik araçlarda ağırlık optimizasyonu oldukça önemli bir konudur.

►İlginizi Çekebilir: Elektrikli Araç Şarj Standartları ve Altyapısı

En meşhur elektrik araçlardan biri olan Tesla Model S’i örnek alacak olursak. Motor araç ağırlığının %7’sini oluşturuyor. Yeni motor soğutma yöntemiyle bu %7’lik kısımda yapılacak olan ağırlık düşümü elektrikli araçların ağırlığında büyük bir fark yaratmayacak olabilir ancak üretimde oluşturacağı kolaylığı da hesaba katacak olursak gelecek vadeden bir yenilik olduğuna şüphe yok.