موتور برقی کوارک ۲.۰ جی‌ای‌سی با راندمان ۹۹.۰۳ درصد، جایزه نخست مهندسی چین را کسب کرد

شرکت جی‌ای‌سی (GAC) جزئیات فنی و فرایند تولید نسل دوم سیستم محرکه الکتریکی خود با نام Quark Electric Drive 2.0 را منتشر کرد. این فناوری پس از کسب جایزه نخست جوایز علم و فناوری انجمن مهندسان خودروی چین (China-SAE) در سال ۲۰۲۶، در تاریخ ۲۸ اکتبر در شهر سوژو مورد توجه قرار گرفت.

سیستم محرکه جدید جی‌ای‌سی از ترکیب استاتور ساخته‌شده از آلیاژ آمورف و غلاف روتور فیبر کربنی بهره می‌برد. این مجموعه توانسته به راندمان اوج تأییدشده ۹۹.۰۳ درصدی دست پیدا کند. همچنین راندمان آن در شرایط کاری استاندارد چرخه CLTC برابر با ۹۴.۱۸۴ درصد اعلام شده است.

این جایزه به پروژه‌ای با عنوان «فناوری‌های کلیدی و کاربردهای سیستم‌های محرکه الکتریکی با راندمان بالا و چگالی توان زیاد مبتنی بر آلیاژ آمورف و فیبر کربن برای خودروهای انرژی نو» تعلق گرفت که با مشارکت جی‌ای‌سی و ۹ سازمان دیگر توسعه یافته است. در همین مراسم، سیستم سیم‌پیچ موج پیوسته ۹۲۵ ولتی نیو نیز موفق به کسب جایزه نخست شد.

بر اساس آزمایش‌های تأییدشده توسط مؤسسه تحقیقات مهندسی خودرو چین (CAERI)، موتور کوارک ۲.۰ به راندمان اوج ۹۹.۰۳ درصد دست پیدا می‌کند. مجموعه یکپارچه محرکه الکتریکی ۱۲ در ۱ این سیستم نیز در شرایط کاری چرخه CLTC راندمان ۹۴.۱۸۴ درصدی دارد. چگالی توان این مجموعه به ۱۷.۲۹ کیلووات بر کیلوگرم می‌رسد و موتور آن قابلیت چرخش با سرعت حداکثر ۳۰ هزار دور در دقیقه را دارد.

این دستاورد در ادامه پیشرفت‌های قبلی جی‌ای‌سی در زمینه تولید موتورهای الکتریکی به دست آمده است. در آگوست ۲۰۲۴، شرکت RuiPai Powertrain، زیرمجموعه قوای محرکه جی‌ای‌سی، از دستیابی به راندمان ۹۸.۵ درصدی و چگالی توان ۱۳ کیلووات بر کیلوگرم خبر داده بود. اطلاعات جدید، جزئیات بیشتری از راندمان تأییدشده و فناوری ساخت این سیستم ارائه می‌کند.

استاتور آلیاژ آمورف با نوارهایی به ضخامت ۲۵ میکرومتر

در موتور کوارک ۲.۰، ورقه‌های فولاد سیلیسیمی متداول در ساخت استاتور جای خود را به نوارهایی از آلیاژ مغناطیسی نرم آمورف با ضخامت ۰.۰۲۵ میلی‌متر (۲۵ میکرومتر) داده‌اند.

ساختار اتمی غیرکریستالی این آلیاژ به کاهش تلفات مغناطیسی، به‌ویژه در فرکانس‌های کاری بالا، کمک می‌کند.

جی‌ای‌سی اعلام کرده است که تلفات آهنی هسته استاتور در این فناوری به ۵.۷ وات بر کیلوگرم می‌رسد که حدود ۵۰ درصد کمتر از فولاد سیلیسیمی فوق‌نازک است. همچنین میزان القای مغناطیسی اشباع این ماده ۱.۶۸ تسلا اعلام شده است.

بااین‌حال، تبدیل نوارهای شکننده آلیاژ آمورف به هسته استاتور مناسب برای خودرو، به تجهیزات تولیدی تخصصی نیاز دارد. جی‌ای‌سی برای این منظور سیستم‌های خودکار پردازش ترکیبی، پرس‌کاری و لایه‌چینی توسعه داده است که قابلیت کار با نوارهایی با عرض بیش از ۲۴۰ میلی‌متر را دارند.

غلاف فیبر کربنی روتور برای دستیابی به سرعت ۳۰ هزار دور در دقیقه

در بخش روتور، جی‌ای‌سی از یک غلاف کامپوزیتی فیبر کربنی با ضخامت یک میلی‌متر استفاده کرده است. این ساختار وظیفه مهار نیروهای گریز از مرکز در سرعت‌های چرخش حداکثر ۳۰ هزار دور در دقیقه را برعهده دارد.

در مقایسه با غلاف‌های نگهدارنده فلزی ضخیم‌تر، استفاده از این ساختار باعث کاهش وزن روتور و امکان کوچک‌تر کردن فاصله هوایی مغناطیسی می‌شود.

جی‌ای‌سی برای حل چالش‌های مربوط به اتصال قطعات، مقاومت حرارتی و تماس با سیالات خنک‌کننده، چندین راهکار تولیدی اختصاصی در نظر گرفته است.

یکی از این راهکارها، استفاده از فعال‌سازی سطحی پلاسما روی هسته فلزی روتور است که استحکام اتصال میان فلز و فیبر کربن را بیش از ۴۰ درصد افزایش می‌دهد. این فرآیند از جدا شدن لایه‌های کامپوزیتی در شرایط کاری دشوار جلوگیری می‌کند.

در ساخت این کامپوزیت از رزین ویژه‌ای استفاده شده که تحمل دمایی آن به ۱۸۰ درجه سانتی‌گراد می‌رسد و استحکام کششی بیش از ۹۰ مگاپاسکال دارد. این رزین برای استفاده در موتورهای خنک‌شونده با روغن و در معرض سیال گیربکس اتوماتیک (ATF) طراحی شده است و میزان تورم آن پس از غوطه‌وری در روغن کمتر از ۱.۵ درصد باقی می‌ماند.

همچنین فرآیند سیم‌پیچی خودکار فیبر کربن باعث شده تغییرات کشش رشته‌های کربنی در لایه‌های متوالی در محدوده مثبت و منفی ۵ درصد حفظ شود. این موضوع به توزیع یکنواخت نیروهای مکانیکی در اطراف روتور کمک می‌کند.

ظرفیت تولید سالانه ۱۰۰ هزار دستگاه برای کوارک ۲.۰

شرکت RuiPai Powertrain Technology، زیرمجموعه جی‌ای‌سی، مسئولیت تولید سیستم محرکه کوارک ۲.۰ را برعهده دارد. این مجموعه در شهر گوانگژو مستقر است و خط تولید خودکار آن ظرفیت ساخت سالانه ۱۰۰ هزار دستگاه از این سیستم را دارد.

جی‌ای‌سی اعلام کرده است که فناوری محرکه الکتریکی مبتنی بر آلیاژ آمورف و فیبر کربن وارد مرحله تولید انبوه شده و در محصولات برندهای هایپتک (Hyptec) و آیون (Aion)، از جمله آیون i60 مدل ۲۰۲۷، مورد استفاده قرار گرفته است.

بر اساس اعلام این شرکت، سیستم محرکه جدید می‌تواند بدون افزایش ظرفیت باتری، مصرف انرژی خودرو را حدود ۴ درصد کاهش دهد و بین ۳۰ تا ۵۰ کیلومتر به برد حرکتی خودرو بر اساس چرخه CLTC اضافه کند.

این میزان افزایش برد، بر اساس یک تبدیل تقریبی به استاندارد WLTP، معادل حدود ۲۵ تا ۴۲ کیلومتر خواهد بود؛ البته نتیجه واقعی به مشخصات خودرو و شرایط رانندگی بستگی دارد.

انتشار جزئیات جدید نشان می‌دهد جی‌ای‌سی چگونه قصد دارد فناوری موتورهای الکتریکی پربازده و دوربالای خود را به تولید انبوه برساند؛ مسیری که نخستین دستاورد تولیدی آن در سال ۲۰۲۴ اعلام شده بود.

برای ارزیابی پایداری، امنیت و نگهداری این زیرساخت، راهنمای پشتیبانی شبکه را نیز مطالعه کنید.