Czy prototyp silnika piastowego autorstwa Instytutu KOMEL znajdzie się niebawem w wersji produkcyjnej?
Instytut Napędów i Maszyn Elektrycznych KOMEL rozpoczął swoją działalność w 1948 r. Obecnie zajmuje się on projektowaniem i produkcją silników oraz napędów elektrycznych dla różnych gałęzi przemysłu od silników ogólnego przeznaczenia przez silniki i napędy dla przemysłu chemicznego, elektromobilności, lotnictwa po ciężkie napędy górnicze czy napędy elektryczne dla obronności.
W minionym roku Instytut zyskał duży rozgłos, m.in. za sprawą opracowania prototypu silnika elektrycznego w piaście koła samochodowego, który ma znaleźć swoje zastosowanie w elektromobilności, a także w napędach hybrydowych. Prace nad nim są realizowane w ramach programu LIDER VII w całości finansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju (budżet projektu – 1 173 500 zł, zgodnie z umową: LIDER/24/0082/L-7/15/NCBR/2016).
Czym jest silnik piastowy i z czego się składa?
W rozwoju napędów dla EV jednym z ważniejszych kierunków jest uzyskiwanie jak największego stosunku momentu obrotowego (maksymalnego i możliwego do osiągnięcia przy pracy długotrwałej) do objętości/masy (tzw. współczynnik gęstości mocy/momentu). Tu dobrze sprawdza się koncepcja napędu bezpośredniego oferującego takie korzyści jak:
- wyeliminowanie przekładni mechanicznych, które oprócz zmniejszenia sprawności układu stanowią element, który wymaga konserwacji i może ulec uszkodzeniu;
- udostępnienie dodatkowego miejsca w pojeździe, które może posłużyć do zamontowania baterii zasilających;
- brak potrzeby pośrednich transmisji mocy przez półosie napędowe, mechanizmy różnicowe oraz inne złożone mechanizmy;
- możliwość stosunkowo prostego zaimplementowania napędu na 2 lub 4 koła,
- efektywniejsze hamowanie rekuperacyjne (pominięcie spadku sprawności układu napędowego z uwagi na przełożenia);
- stosunkowo łatwy demontaż silnika podczas serwisu;
- lepsza sterowność pojazdem z uwagi na możliwość bezpośredniego zadawania momentu osobno na każde z kół.
Pomysł nie jest też jednak wolny od wad, a należą do nich:
- bardziej skomplikowana konstrukcja w niektórych zastosowaniach pod względem uszczelnienia/zachowania wysokiego IP;
- dodatkowa masa nieresorowana, wynikająca z masy zamontowanych w kołach silników;
- utrudnione chłodzenie silnika;
- ograniczona przestrzeń, w której jest wbudowany silnik.
Instytut KOMEL skupia się w tej chwili na opracowaniu tego typu napędu dla samochodów osobowych z możliwością rozłożenia układu na 2 lub 4 koła (docelowo także na więcej w przypadku autobusów, transporterów czy pojazdów wojskowych). Projekt elektrycznego silnika piastowego, ujęty w umowie z NCBR jako „Innowacyjne Rozwiązania Napędu Bezpośredniego Pojazdów Elektrycznych”, pozwala na zastosowanie w samochodzie napędu o znacznie prostszej konstrukcji w porównaniu z powszechnie stosowanymi napędami w samochodach elektrycznych. Aby taki napęd zastosować należy opracować niezwykle wydajny silnik, nad czym właśnie pracują konstruktorzy KOMEL-u.
Silnik można podzielić na 2 zespoły: część stałą przymocowaną do nadwozia pojazdu oraz część ruchomą przymocowaną do felgi koła. Część stała składa się z elementu konstrukcji wsporczej, gdzie zabudowany jest układ chłodzenia i rdzeń magnetyczny stojana z uzwojeniem zalanym w specjalnej żywicy epoksydowej.
Najnowszy prototyp silnika piastowego o masie 34-36 kg osiągnął następujące parametry:
- Moc – 47 kW
- Moment obrotowy osiągalny przy pracy długotrwałej – 450 Nm
- Prędkość obrotowa – 1 000 obr/min.
- Maksymalny moment obrotowy – 750 Nm
- Maksymalna moc – 70 kW
- Maksymalna sprawność – 94%
Jak przekonują przedstawiciele Instytutu KOMEL, takie osiągi pozwolą samochodowi pokroju FIAT-a Pandy osiągnąć przyspieszenie 0-100 km/h w 6-7 sekund.
Model 3D silnika - widok od strony tarczy ruchomej - widok z boku - widok od strony montażowej/od strony zasilania
Co dalej?
Motofaktor.pl skontaktował się z Instytutem KOMEL, aby dowiedzieć się czego możemy się spodziewać w roku bieżącym odnośnie tego projektu.
Projekt kończy się we wrześniu tego roku i chcielibyśmy do tego czasu mieć już gotową wersję produkcyjną. Mamy już za sobą 2 prototypy i kolejna wersja ma być docelowo tą finalną. Pod koniec maja br. podczas PEMINE 2019 planujemy jeszcze konferencję prasową, na której możliwe, że zaprezentujemy wersję produkcyjną tego silnika. Chcemy, żeby była ona lżejsza od prototypów. O ile będzie lżejsza, to zależy od materiałów, z których ją skonstruujemy. Nie stawiamy sobie jakiejś ściśle docelowej masy do osiągnięcia. Nie wykluczamy, że w międzyczasie możemy zaprezentować gdzieś również naszą wersję prototypową, ale to zależy od tego, czy zostaniemy jeszcze na jakieś wydarzenie branżowe zaproszeni do tego czasu. Bartłomiej Będkowski konstruktor od spraw mechanicznych projektu w Instytucie KOMEL
Warto wspomnieć, że prototyp elektrycznego silnika piastowego od Instytutu KOMEL podczas grudniowych targów SIIF w Seulu otrzymał 2 nagrody, a sam Instytut otrzymał w 2018 roku nagrodę Lider Bezpieczeństwa Państwa 2018 za całokształt działalności w zakresie innowacyjnych projektów na rzecz bezpieczeństwa państwa.
Autor
Adrian Januszkiewicz