:fill(white):strip_exif()/i/2007063498.jpeg?f=thumblarge)
van Audi
Elektromotors van EV's waren tot dusver gebouwd op hetzelfde idee. De belangrijkste onderdelen zijn twee cilindervormige objecten die in elkaar passen. De grotere cilinder, de buitenste dus, is de stator en creëert een magnetisch veld. De binnenste cilinder heet de rotor en volgt dat magnetisch veld. Die rotor drijft de wielen weer aan, waardoor de auto kan rijden. Bij deze 'klassieke' elektromotor 'rolt' het magnetische veld dus als het ware om de as heen.
Dit is bewezen technologie, die fabrikanten bovendien op verschillende manieren kunnen inzetten: meer bereik of meer vermogen. Mercedes' sportieve AMG-tak gaat echter een ander soort elektromotors gebruiken: axialfluxmotors. Deze motors gebruiken nog steeds een rotor en een stator, alleen zijn het in dit geval platte schijven die naast elkaar geplaatst zijn. Bij AMG's versie gaat het om één stator en twee rotors, dus drie schijven naast elkaar. Het gaat hier overigens om een motor van het psm-type, waarbij de rotors ook een magnetisch veld hebben dat het veld van de stator continu volgt.
Bij axialfluxmotors staan de schijven 'rechtop', waardoor je ze zou kunnen vergelijken met remschijven in een metalen omhulsel. Bij het axialfluxtype is het magnetisch veld dus plat en staand, in tegenstelling tot het brede, liggende veld van de 'klassieke' elektromotors, die radialfluxmotors heten. De voordelen? Axialfluxmotors zijn lichter én kleiner dan traditionele radialfluxmotors, wat onder meer betekent dat de EV zelf efficiënter kan zijn. Dit is de toekomst voor AMG en – potentieel – later ook voor 'reguliere' consumentenauto's.
Langere stok
Het idee achter en de voordelen van de axialfluxmotor hebben te maken met het hefboomeffect, legt Oliver Wiech, chief engineer van elektrische sportwagens van AMG, uit aan Tweakers. "Als je meer vermogen wilt uit een reguliere radialfluxmotor, kun je de stator en rotor vergroten. Dan heb je een grotere radius waarop de krachten worden uitgeoefend, waardoor de krachten vergroot worden." Omdat de rotor en stator bij de radialfluxmotors echter cilindervormig zijn, heb je relatief veel ruimte nodig om de radius te vergroten. Die radius vergroot je immers op twee brede 'buizen' of 'kokers', waardoor de grootte van de gehele elektromotor al snel toeneemt.
De axialfluxmotor gebruikt platte schijven, waardoor het makkelijker is om de afstand tussen de as en het uiterste deel van de rotor en stator te vergroten. Zo kun je relatief meer kracht halen uit de elektriciteit die je erin stopt, stelt Wiech. "Je kunt het vergelijken met het hefboomeffect. Als je een langere stok pakt, hoef je minder kracht uit te oefenen om dezelfde beweging te kunnen krijgen."
Dit betekent dat een axialfluxmotor lichter kan zijn dan een radialfluxmotor met een vergelijkbaar koppel en minder ruimte in beslag neemt. Dat laatste betekent bijvoorbeeld dat de kofferbak groter kan zijn. AMG spreekt van 67 procent vermindering in grootte en gewicht tegenover een vergelijkbare radialfluxmotor, zonder technische details te delen. Het lagere gewicht betekent weer dat de EV als geheel efficiënter is. Nou zijn elektromotors niet de zwaarste onderdelen van EV's – het accupakket is fors zwaarder, om maar iets te noemen. Toch spreekt YASA over 'de mogelijkheid tot 5 tot 10 procent grotere efficiëntie en actieradius ten opzichte van een radialfluxmachine'.
:strip_exif()/i/2007748562.webp?f=imagemedium)
YASA is een Brits bedrijf dat aan de axialfluxmotors werkt en door Mercedes in 2021 werd overgenomen. Het Britse bedrijf zegt dat die 5 tot 10 procent grotere efficiëntie een gevolg is van het compound effect. Lichtere motors betekenen volgens YASA dat de remmen iets minder sterk hoeven zijn, omdat er minder gewicht is dat afgeremd hoeft te worden. Dit betekent dat de remmen zelf lichter kunnen zijn. Dit geldt ook voor de accu: omdat er minder gewicht is, kan de accu volgens YASA ook iets kleiner zijn om dezelfde actieradius te kunnen behalen. Deze stappen samen zorgen volgens YASA voor de efficiëntievergroting van tot 10 procent.
'Markt was radial flux gewend'
Lichter, kleiner, efficiënter: het zijn voordelen die voor elke EV van pas komen. Toch hebben alle EV's nu de 'traditionele' radialfluxmotor en komt axial flux nu pas in beeld voor de massa. Dit komt volgens Mercedes-technici doordat 'de markt' radial flux al gewend was. De meeste elektromotors, ook in andere toepassingen, zijn al van het radialfluxtype, dus zijn er meer leveranciers die dit kunnen leveren en zijn er meer technici die hiermee bekend zijn. Met andere woorden: toen autofabrikanten begonnen met hun eerste EV's, was het logisch om radialfluxmotors te gebruiken. Die waren immers al breed beschikbaar en daardoor goedkoper.
Mercedes wilde niet delen wat het huidige prijsverschil is tussen radial flux en axial flux. Technici zeiden echter dat de technische verschillen tussen axial flux en radial flux niet noodzakelijkerwijs dusdanig groot zijn dat de twee motortypes niet voor ongeveer dezelfde prijs gemaakt zouden kunnen worden. Het is dan ook niet uit te sluiten dat – op termijn – axial flux ook naar goedkopere modellen komt. Dit is natuurlijk ook normaal in de autowereld. Kijk maar naar EV's zelf: elektrische auto's met een bruikbaar bereik waren eerst bijzonder duur en alleen bereikbaar voor een select gezelschap. Pas in de laatste paar jaar komen de prijzen richting het betaalbare – voor zover er in het geheel nog sprake is van betaalbare nieuwe auto's.
:strip_exif()/i/2007748588.jpeg?f=imagenormal)
Eerste stappen naar de massa
In feite zijn de eerste voorzichtige stappen naar 'de massa' ook gezet. Helemáál nieuw zijn de axialfluxmotors namelijk niet; jij en ik kunnen nu een auto met axialfluxmotor kopen. Dan moet je alleen wel een aardig gevulde portemonnee hebben. De Lamborghini Temerario en Ferrari SF90 Stradale hebben allebei axialfluxmotors van YASA. Dit zijn beide hybride sportwagens. YASA mag dan overgenomen zijn door Mercedes, het bedrijf blijft leveren aan externe klanten. YASA opende dit jaar in het Britse Oxfordshire een nieuwe fabriek van ruim 5500 vierkante meter waar het bedrijf zegt jaarlijks ruim 25.000 axialfluxmotors te kunnen maken. Het bedrijf groeit dus, hoewel die groei bij lange na niet genoeg is om de bijna 100 miljoen fossiele en elektrische auto's die jaarlijks gemaakt worden te kunnen voorzien van axialfluxmotors.
YASA helpt dus mee met de axialfluxmotors van AMG's EV-platform, maar de AMG-technici benadrukken dat de AMG-versie anders is dan wat YASA verkoopt aan externe autofabrikanten. AMG's versie is efficiënter, al zijn de exacte verschillen niet direct duidelijk. Daardoor kunnen er verschillen zijn in wat YASA en Mercedes aan technische specificaties delen over de axialfluxmotors.
:fill(white):strip_exif()/i/2007748590.jpeg?f=imagemedium)
op de vooras
AMG benadrukt ook dat er meer komt kijken bij de efficiëntie van een EV dan de keuze tussen axial flux of radial flux. Materiaalkeuze en software kunnen ook een grote rol spelen. De twee motortypes hebben ook andere packaging, wat wil zeggen dat beide formaten van elkaar afwijken. Je kan dus niet zomaar een axialfluxmotor in een auto stoppen die is bedoeld voor radialfluxmotors. AMG heeft op dit moment ook alleen nog gefocust op de prestatievoordelen van de axialfluxmotors en niet zozeer op de efficiëntievoordelen.
Concept AMG GT XX
Axialfluxmotors zijn al te koop, alleen nog niet in EV's. Hierin gaat Mercedes volgend jaar verandering brengen. Dat gebeurt eerst in een vierdeurs sportwagen die is gebaseerd op de Concept AMG GT XX en werkt met het nieuwe AMG.EA-platform. Mercedes heeft nog niet veel details gedeeld over de productieauto, maar die conceptauto is meer dan alleen een digitaal plaatje. In tegenstelling tot veel andere prototypes is dat concept daadwerkelijk gebouwd en geschikt om op de weg te rijden. Het idee achter het concept is dan ook om bepaalde voor AMG nieuwe technieken, waaronder axialfluxmotors, te kunnen testen in de werkelijkheid om te laten zien dat ze klaar zijn voor productieauto's.
Om te laten zien dat axial flux klaar is voor 'massaproductie', reden twee Concept AMG GT XX-modellen een week lang vrijwel continu 300km/u op het Nardò-testcircuit in Italië. De auto's stopten alleen om de accu op te laden – met een pieklaadvermogen van 1041kW, ofwel 1MW – en banden en coureur te wisselen. De auto's reden zo ruim 40.000 kilometer in een ruime week tijd: ruim 5000 kilometer per dag. De Concept AMG GT XX heeft drie axialfluxmotors – twee op de achteras, eentje op de vooras – met een gecombineerd totaal vermogen van ruim 1000kW, ofwel 1360pk.
Dit soort snelheden of afstanden halen normale mensen natuurlijk niet met auto's, maar dat is ook een beetje hoe Mercedes de axial flux in de markt wil zetten. Mercedes focust op dit moment niet op de efficiëntievoordelen, maar op de prestatiewinsten en het idee dat je die prestaties continu kunt blijven gebruiken. YASA zegt namelijk dat de kleinere afmetingen van de axialfluxmotors ook betekent dat de koperdraden, die belangrijk zijn voor elektromotors, korter zijn. Dit betekent weer dat dat koper beter gekoeld kan worden bij axial flux, waardoor het koper minder snel oververhit raakt en de motor langer een maximaal vermogen kan leveren. YASA laat dit concreet zien met twee 200kW-motors: de radialfluxversie zou na verloop van tijd maximaal 100kW kunnen geven vanwege de hitte, terwijl het axialfluxalternatief onder dezelfde omstandigheden 150kW zou kunnen geven.
Nogmaals: huis-tuin-en-keuken-EV's halen deze omstandigheden niet en lopen ook niet tegen deze problemen aan, maar Mercedes gebruikt deze cijfers wel om te zeggen dat de axialfluxmotors beter bruikbaar zouden zijn bij continu, sportief gebruik dan radialfluxtypes. "De axialfluxmotor zien we op dit moment dan ook als de V8-motor van het elektrische tijdperk", zegt Markus Schäfer, cto van Mercedes-Benz. "Een speciale motor, voor onze speciale modellen. Uiteindelijk zou het kunnen dat we de axialfluxmotors ook naar goedkopere EV's gaan brengen, als de schaal vergroot wordt en de motors zo goedkoper worden. Op dit moment zijn hier echter geen plannen voor."
Redactie: Hayte Hugo • Eindredactie: Marger Verschuur