как инженерам удалось достичь КПД 99,03%

В мире электромобилей и тяговых электродвигателей показатели коэффициента полезного действия более чем в два раза превышают показатели двигателей внутреннего сгорания, и именно это делает их настолько энергоэффективными. Об этом пишет Piataauto.

«Для электродвигателей, особенно тех, что имеют постоянные магниты, КПД на уровне 95–97 %, а то и около 98 %, является довольно распространенным явлением. Но недавно китайские инженеры из компании GAC создали электродвигатель с рекордным КПД 99,03 %, применив необычные технологии с использованием аморфной стали и углеродного волокна. Новый электродвигатель, получивший название Quark 2.0, уже был установлен на первые автомобили GAC, но китайские инженеры только сейчас раскрыли детали его конструкции», – сообщает издание.

Один из крупнейших в мире производителей электродвигателей Bosch заявил о КПД «до 98%» для своих тяговых электродвигателей. Другой известный крупный производитель, ZF, сообщил о КПД «свыше 97%» для своих электродвигателей. Поэтому общие эталонные показатели в отрасли делают новый китайский электродвигатель с КПД 99,03% еще более впечатляющим.

«Но здесь следует упомянуть об электродвигателе, созданном в начале этого года подразделением Horse, принадлежащим Renault, Geely и Aramco, который заявлял о КПД 98,2%. Этот двигатель является лучшим эталоном, поскольку в его конструкции, так же как и в новом двигателе GAC, о котором мы сегодня говорим, использовалась аморфная сталь», – подчеркнули в материале.

Как аморфная сталь помогает уменьшить потери энергии

Известно, что структура статора изготавливается из ламинированных листов обычной кремниевой стали с кристаллической структурой. Аморфную сталь получают благодаря очень быстрому охлаждению образовавшегося сплава – настолько быстрому, что атомы не успевают сформировать обычную кристаллическую структуру, из-за чего атомная структура остается беспорядочной. Такая уникальная структура обеспечивает ей хорошую магнитную проводимость со значительно меньшими магнитными потерями – на 60–80 % меньшими.

В то же время главный инженер, ответственный за разработку этого проекта, Дай Чжэнвэнь, говорит, что для такой конструкции можно зафиксировать снижение крутящего момента на 10–15 %.

«В электромобиле это было бы нежелательно, поскольку компенсация крутящего момента должна была бы осуществляться с помощью более сильных токов, что, в свою очередь, снова привело бы к большим потерям. Инженеры GAC должны были тщательно работать над точным проектированием аморфных сплавов, чтобы достичь более высокой индукции насыщения, тем самым компенсируя этот физический эффект», – говорится в публикации.

Помимо статора, китайские инженеры создали и ротор с корпусом из углеродного волокна, способный развивать скорость до 30 000 об/мин. При таких высоких оборотах центробежные силы становятся колоссальными, поэтому очень важно, чтобы все компоненты ротора оставались зафиксированными на своих местах, а сам ротор – не деформировался.

«Обычно используется металлическая втулка, жесткость которой необходимо подбирать в соответствии с достигаемыми оборотами и диаметром. Однако это может увеличить массу. Именно поэтому китайские инженеры применили втулку из углеродного волокна толщиной всего 1 мм», – добавили в материале.

Инженерам пришлось решить проблему шума

В свою очередь китайские инженеры говорят, что в процессе разработки этого двигателя они столкнулись ещё с одним негативным эффектом аморфного сплава – повышенным уровнем шума, который генерируется электродвигателем из-за эффекта магнитострикции, то есть микроскопической деформацией материала под действием магнитного поля.

«Аморфная сталь, будучи менее «эластичной», вызывает резонансные вибрации, которые в итоге ощущаются как шум во время работы. Поэтому инженерам пришлось дополнительно работать над электромагнитной и структурной оптимизацией, чтобы уменьшить этот эффект», – отмечает издание.

КПД нового двигателя приблизился к мировому рекорду

В итоге им удалось создать электродвигатель, достигающий максимального КПД – 99,03 %. Этот показатель приближается к мировому рекорду КПД электродвигателя – 99,13 %, который установил в 2025 году новый промышленный электродвигатель мощностью более 76 000 CP, разработанный швейцарской и шведской компаниями ABB.

«Однако речь там идет о гораздо более крупном электродвигателе, где точность пропорционального регулирования может быть выше, а используемые материалы могут содержать более дорогие сплавы из-за значительно более высокой цены таких двигателей. А теперь китайцы добились разницы всего в 0,1% для электродвигателя, предназначенного для автомобилей, в том числе и очень доступных по цене», – уточняется в публикации.

Новый двигатель будут устанавливать на моделях марок Aion и Hyptec, в частности на недавно представленном Aion i60. Производство такого двигателя уже началось, однако эти процессы ещё необходимо масштабировать. По словам инженеров, для достижения рентабельности и сохранения доступной цены необходимо производить не менее 300 000–400 000 двигателей в год.

Другие новости об автомобилях

Как писал УНИАН, Tesla сворачивает производство своей самой противоречивой модели. Речь идет о Cybertruck, коммерческие результаты которого оказались значительно скромнее первоначальных амбиций Илона Маска.

Также специалисты объяснили, каким должно быть давление в зимних шинах. По их словам, каждое понижение температуры на 10 °C приводит к снижению давления в шинах примерно на 0,1 бара.