Motor roată

Motorul butucului roții (numit și motor roată sau butuc) este de obicei un motor electric care este instalat în butucul unei roți și îl acționează.

Istorie

Prima mașină hibridă electrică pe benzină din lume (un Lohner-Porsche Mixte Hybrid), a folosit motoare instalate pe butucii roților. ^{[1] [2]}

Acest tip de motor suplimentar a fost susținut de Ferdinand Porsche în 1897 la Viena , Austria. Pregătirea inițială a inginerilor Porsche s-a bazat pe studiul electricității, nu pe combustie internă. Drept urmare, primele mașini pe care le-a dezvoltat au fost vehicule electrice echipate cu baterii, ale căror motoare erau montate pe butucuri.

Porsche Lohner, echipat cu un motor pe fiecare dintre roțile din față, a avut premiera la Expoziția Mondială de la Paris din 1900 și a creat o agitație în lumea tânără a automobilelor. În anii următori, 300 de Porsche Lohner au fost produse și vândute cumpărătorilor bogați (singurii care și-au putut permite). ^[3]

Ulterior, creșterea în termeni de putere exprimată de motorul pe benzină (montat în interiorul vehiculului) a depășit puterea motoarelor electrice montate conform acestei configurații. În câțiva ani, automobilele au trecut la motoare pe benzină cu sisteme de transmisie, mai puternice, dar niciodată la fel de eficiente ca cele cu roți electrice.

O potențială excepție se referă la acordarea brevetului ( EN ) US8.096.103 , Biroul Statelor Unite pentru Brevete și Mărci , Statele Unite ale Americii. Motorul de putere pentru rotirea roții generale (17 ianuarie 2012). Este un motor cu trei cilindri controlat de presiune, conținut în butuc, care aplică această forță prin manivele direct pe janta rotativă din jur. ^[4]

Utilizare destinată vehiculelor actuale și viitoare

• Ele sunt o soluție tipică pentru bicicletele electrice (de asemenea, în kiturile de asamblare bricolaj) și motocicletele electrice . ^[5]
• Motoarele cu butuc sunt adesea utilizate în industrie (cum ar fi roțile motoare care fac parte din liniile de asamblare).
• Producătorii de anvelope și producătorii de componente le dezvoltă, de asemenea, pentru vehicule de producție ^[6], iar prima mașină care le-a folosit a fost Luka EV de la MW Motors. ^[7]
• Este, de asemenea, utilizat în transportul public (de exemplu, autobuze). ^[8]

Concept car

Un BMW Mini cu kit motor cu butuc aplicat pe roata din spate

Un camion MAZ-7907 . Fiecare roată are propriul său motor electric independent.

Au fost dezvoltate mai multe concept-cars folosind motoare pe roți:

• General Motors Sequel 2005
• Mini QED de la Protean Electric în 2006, pick-up-ul Ford F-150 în 2008, ^[9] și alte mașini care utilizează sistemul Hi-Pa Drive
• Modelul concept Mitsubishi MIEV în 2005
• Chebela (2010), un mic prototip de vehicul electric urban care folosește 2 motoare cu acționare directă montate pe roțile din spate.
• Citroën C-Métisse, ale cărui motoare electrice pe roți au fost dezvoltate de TM4. ^[10]
• Conceptul Siemens VDO eCorner în 2006 ^{[11] [12]}
• Heuliez va fi echipat cu roata activă Michelin (care încorporează și suspensie activă motorizată) în 2008 ^[13]
• ZAP-X în 2007 "ar folosi motoare electrice de înaltă tehnologie pe toate cele patru roți, oferind 644 cai putere la sol dintr-un pachet de baterii litiu-ion. Motoarele cu butuc ar elimina nevoia de transmisii, osii și frâne. Convențional, deschizându-se spațiul de sub podea pentru o baterie gigantică ". ^[14]
• Peugeot BB1 în 2009 încorporează motoare spate în roțile proiectate cu Michelin . ^[15]
• Hiriko pliere electric urban prototip are motoarele de acționare amplasate în interiorul fiecăreia dintre cele patru roți și are o viteză maximă controlată electronic de 50 km / h (31 mph). ^{[16] [17]} Fiecare roată integrează un motor, servomotoare de direcție, suspensie și frâne chiar în interiorul roții, controlate de un sistem drive-by-wire. ^[18]
• În 2019, startupul israelian REE și-a anunțat modulul de colț care combină motorul, frânele, suspensia, software-ul și direcția prin cablu și intenționează să utilizeze patru dintre aceste module în vehicule de livrare și autoutilitare mici. ^[19] Filiala Toyota Hino Motors a prezentat la Salonul Auto de la Tokyo din 2019 un concept de camion cu șasiu 6x6 denumit „FlatFormer”.

Mecanică

Câmpurile electromagnetice ale motorului sunt furnizate înfășurărilor staționare ale motorului. Exteriorul motorului urmărește sau încearcă să urmărească acele câmpuri, rotind roata atașată. Dacă motorul este periat (nu este o soluție optimă, având în vedere disponibilitatea crescândă a motoarelor fără perii ), energia este transferată de acestea atunci când acestea intră în contact cu arborele rotativ al motorului. În cazul elicelor cu tehnologie fără perii, contactul fizic dintre părțile fixe și cele mobile este eliminat, prin intermediul comutării electronice. Aceasta este o soluție mai costisitoare, dar mult mai eficientă și mai durabilă decât sistemele cu perii.

Un motor cu butuc poate fi de obicei proiectat într-una din cele trei configurații posibile. Cel mai puțin practic este motorul cu flux axial, unde înfășurările statorului sunt de obicei intercalate între seturi de magneți. Celelalte două configurații sunt ambele modele radiale cu magneții motorului legați de rotor; în primul (motor de rotație internă) rotorul este situat în interiorul statorului, ca într-un motor convențional. În celălalt, numit motor de rotație extern, rotorul este situat în afara statorului și se rotește în jurul acestuia. Aplicarea motoarelor cu butuc în vehicule este încă în evoluție, astfel încât niciuna dintre ultimele două configurații nu a devenit standard. ^[20]

Motoarele electrice au cuplul maxim de acționare la pornire, ceea ce le face ideale pentru tracțiune. Faptul că cuplul maxim apare atunci când rotorul începe să se rotească este motivul pentru care motoarele electrice nu necesită o transmisie.

Comparație cu designul convențional în mașinile electrice

Dispunerea motorului roții are unele avantaje și dezavantaje în comparație cu vehiculele electrice convenționale:

Ghidaj cablu

Modelul de pre-producție Hiriko Fold folosește o roată de butuc care integrează un motor, servomotoare de direcție, suspensie și frâne situate în interiorul fiecărei roți, controlate de un sistem „drive-by-wire”.

Mașinile cu frână electronică și control al accelerației pentru fiecare roată oferă mai multe oportunități pentru dinamica computerizată a vehiculului, cum ar fi:

• Frână de direcție, unde distanța de frână a roților individuale este ajustată pentru a ajuta la direcție (similar cu un vehicul cu șenile, cum ar fi un buldozer ) ^[21]
• Diferențiale active controlate de software, unde viteza individuală a roții este ajustată ca răspuns la alte intrări
• Particularizare activă a frânei, unde efortul de frânare al roților individuale este ajustat în timp real pentru a menține stabilitatea vehiculului

Seturile de roți cu motoare pe roți se pot roti prin unghiuri mai mari decât cele permise de un rack de direcție convențional.

Deoarece motoarele roților frânează și accelerează un vehicul cu un singur sistem electric / electronic în stare solidă, multe dintre caracteristicile de mai sus pot fi adăugate ca actualizări de software, mai degrabă decât necesită instalarea unor sisteme hardware suplimentare.

Economie de greutate

Eliminarea transmisiei mecanice (arbori și axe de transmisie, cutii de viteze, diferențiale) oferă economii considerabile în greutate și costuri de producție, reducând în același timp impactul asupra mediului al produsului în sine. ^[22]

Probleme de greutate nesuspendate

Principalul dezavantaj al unui motor al butucului roții este că greutatea motorului electric crește greutatea neșurubată , care afectează negativ manevrarea și conducerea. În aceste cazuri, roțile răspund, de obicei, mai lent la condițiile de drum, în special în ceea ce privește mișcarea rapidă peste denivelări și tind să transmită denivelările la cadru în loc să le absoarbă.

Pentru a minimiza greutatea datorată componentelor feroase, mai multe modele recente de motoare pe roți au minimizat conținutul de oțel electric al motorului, utilizând un design fără cor, cu înfășurări cu bobină de sârmă Litz pentru a reduce pierderile de curent turbionar .

Notă

Elemente conexe

• Bicicletă asistată cu pedale
• Vehicul hibrid

Alte proiecte

• Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre Motorul butucului roții

linkuri externe

• Roata electronică
• Motoare electrice de înaltă performanță pe roți

Portal de transport : accesați intrările Wikipedia care se ocupă de transport