المحرك الكهربائي

يمثّل المحرك الكهربائي قلب منظومة الدفع في أي سيارة كهربائية، إذ يؤدي المهمة الجوهرية نفسها التي يؤديها محرك الاحتراق الداخلي في السيارة التقليدية: تحويل الطاقة المخزّنة إلى قوة دورانية تُدير العجلات. لكن الفارق الحاسم يكمن في مسار الطاقة؛ فبدلاً من حرق الوقود لتوليد الضغط والحركة، يستثمر المحرك التفاعل بين المجالات المغناطيسية والتيار الكهربائي ليحوّل الطاقة الكيميائية الكامنة في البطارية مباشرة إلى شغل ميكانيكي. وهذا التحويل الكهروميكانيكي يتسم بكفاءة لافتة، إذ تحوّل محركات الجر الحديثة عادة أكثر من 90 بالمئة من الطاقة الكهربائية الواردة إليها إلى حركة مفيدة، مقابل 30 إلى 40 بالمئة فحسب في محرك البنزين.

يتألف المحرك من جزأين رئيسيين: جزء خارجي ثابت يُسمى العضو الثابت (Stator) وجزء داخلي دوّار يُسمى العضو الدوّار (Rotor). يولّد التيار المتناوب المغذّى عبر ملفات العضو الثابت مجالاً مغناطيسياً دوّاراً، فينجرّ العضو الدوّار خلفه سعياً وراءه، سواء أكان يحمل مغانط دائمة خاصة به أم يُستحثّ فيه التيار، وينقل عموده عزم الدوران الناتج إلى العجلات عبر مجموعة تخفيض أحادية النسبة. ولأن المجال المغناطيسي يمكن التحكم به بدقة عالية عبر إلكترونيات القدرة، يستطيع المحرك توليد القوة بسلاسة واتصال عبر نطاق هائل من السرعات، وهذا ما يُغني السيارة الكهربائية عن ناقل حركة متعدد النسب أو عن قابض.

أما أبرز ما يلمسه السائق فهو طريقة تسليم عزم الدوران. فالمحرك الكهربائي يبلغ أقصى قوة التوائه من دورانه عند الصفر، أي إن كامل قوة السحب تتوفر لحظة الضغط على دواسة التسارع، ما يمنح تسارعاً سلساً خالياً من التأخير يُعدّ سمة تجربة القيادة الكهربائية. فلا حاجة إلى رفع سرعة المحرك تدريجياً ولا إلى انتظار دوران الشاحن التوربيني. كما أن المحرك صامت تقريباً وخالٍ من الاهتزاز ويضم عدداً قليلاً جداً من الأجزاء المتحركة، ما ينعكس صيانة منخفضة وموثوقية استثنائية على مدى عمر تشغيلي طويل.

ويستطيع المحرك نفسه أن يعمل في الاتجاه المعاكس كمولّد. فحين يرفع السائق قدمه عن الدواسة أو يفرمل، تُدير العجلات العضو الدوّار فيولّد المحرك كهرباء تُعاد إلى البطارية، بينما تُبطئ المقاومة السيارة. وهذا هو أساس الفرملة الاستردادية التي تستعيد طاقة كانت السيارة التقليدية ستهدرها حرارةً، وتُطيل المدى بصورة ملموسة في القيادة الحضرية.

يسيطر تصميمان رئيسيان على الساحة. فمحركات التزامن ذات المغانط الدائمة تستخدم مغانط من العناصر النادرة في العضو الدوّار، وتمنح كفاءة عالية وكثافة قدرة في حجم مدمج، بينما تستغني محركات الحث (اللاتزامنية) عن المغانط وتستحثّ التيار في العضو الدوّار بدلاً منها، مضحّيةً بقليل من الكفاءة مقابل كلفة أدنى وتحرّر من إمدادات العناصر النادرة. وكثير من السيارات الكهربائية عالية الأداء يجمع بين النوعين على محورين. ولا يعمل المحرك بمعزل قط، بل يعتمد على العاكس (Inverter) لتشكيل التيار المتناوب الذي يغذّيه، وعلى بطارية الجهد العالي للطاقة، وعلى دائرة تبريد مخصصة لإدارة الحرارة المتولّدة تحت الأحمال الثقيلة المستمرة.