stringtranslate.com

Мотор-ступица колеса

Raleigh SC30 преобразован в электрический велосипед с помощью вторичного комплекта электродвигателя-концентратора.


Мотор -ступица колеса , также известный как мотор -ступица или мотор -колесо , представляет собой тип двигателя, встроенного в ступицу колеса. Эти моторы часто используются в электрических велосипедах . Хотя изначально они были популярны в первых электромобилях , они не получили широкого успеха в современных серийных автомобилях, поскольку это влияет на распределение веса автомобиля и увеличивает неподрессоренную массу .



[1] [2]

Велосипеды

Патенты на электрические велосипеды со ступичными моторами были выданы еще в 1895 году. [3] Велосипедные ступичные моторы просты, долговечны и доступны по цене по сравнению с другими конструкциями, но менее подходят для высоких скоростей. [4] В конце 2000-х и 2010-х годах популярность ступичных моторов по сравнению с другими конструкциями возросла. [5]

Автомобильная промышленность

История

Аккумуляторный электромобиль Lohner-Porsche "Chaise" 1900 года с двумя мотор-колесами на передних колесах [6]
Гоночный автомобиль Lohner-Porsche "Mixte" 1900 года с четырьмя мотор-колесами [6]

Несколько конструкций колесных двигателей с электрическим, внутренним и паровым приводом были запатентованы в 1880-х и 1890-х годах. [7] Среди тех, кто получил патенты: Веллингтон Адамс из Сент-Луиса в 1884 году; [8] Эдвард Паркхерст из Уобёрна в 1890 году; [9] Альберт Парсель позже в 1890 году; [10] Чарльз Терик в 1896 году, который указывает на отсутствие потерь в трансмиссии благодаря отсутствию классических тяг передачи от двигателей к колесам; [11] К. Ф. Годдард в 1896 году, который цитирует поршневой ступичный двигатель для безлошадных экипажей, приводимых в движение каким-то расширяющимся газом; [12] и У. К. Смит в 1897 году, который ссылается на расширительный двигатель с взрывчатым газом внутри ступицы колеса, в котором для передачи мощности на колесо используются кулачки на направляющей ступицы. [13]

Автомобиль с электрической ступицей колес участвовал в гонках Фердинанда Порше в 1897 году в Вене , Австрия. Свои первые автомобили он разработал как электромобили с электрическими мотор-колесами, работающими от аккумуляторов. [14] Гоночный автомобиль Lohner-Porsche , оснащенный четырьмя двигателями с ступицей колес, дебютировал на Всемирной выставке в Париже в 1900 году. Одновременно с этим была представлена ​​коммерческая модель Lohner-Porsche Chaise с двумя двигателями со ступицей передних колес. Он был хорошо принят, и до 1920-х годов компания Lohner и другие производители производили несколько моделей на его основе. [15] [6]

Дизайн

Ступичные электродвигатели могут быть выполнены с прямым приводом или планетарной передачей . [16] Они вращают колесо с помощью осевого , внутреннего или выдвижного ротора, с щеточным или бесщеточным коллектором. [17]

Мотор-колесо Honda FCX Concept 2005 года с высоковольтными проводами оранжевого цвета. Попадания высокого напряжения за пределы шасси можно избежать, используя моторы, расположенные рядом с колесами, которые имеют те же преимущества, что и моторы внутри колес.

Ступичные электродвигатели привлекательны с точки зрения дизайна благодаря своей гибкости. Их можно использовать с передним, задним или индивидуальным приводом . Они компактны и, следовательно, оставляют больше места для пассажиров, груза или других компонентов автомобиля. Они обеспечивают лучшее распределение веса по сравнению с одним двигателем и устраняют необходимость во многих компонентах привода традиционных транспортных средств, таких как трансмиссии, дифференциалы и оси, что снижает износ и механические потери. [18] [19] Высоковольтные мотор-колеса должны быть защищены от повреждения высоковольтных кабелей и компонентов. [2]

Неподрессоренная масса

Одним из недостатков двигателя со ступицей колес является то, что вес двигателя не поддерживается амортизаторами подвески , что увеличивает неподрессоренную массу автомобиля , что отрицательно влияет на управляемость и качество езды. Несмотря на такое снижение качества езды при использовании электродвигателей-ступиц, оно по-прежнему лучше, чем качество езды у аналогичных автомобилей с двигателями внутреннего сгорания, но управляемость автомобиля по-прежнему ухудшается. [18] Protean Electric и Lotus обнаружили, что большинство негативных последствий добавленной неподрессоренной массы можно устранить, добавив демпфирование подвески, и что возможность использовать точное векторирование крутящего момента фактически улучшило управляемость автомобиля настолько, что общий эффект от всей конструкции был положительным. [20]

Без поддержки амортизаторов подвески внутриколесные двигатели менее защищены как от ударов, так и от мусора, что снижает их долговечность. Некоторые конструкции уменьшают неподрессоренную массу за счет уменьшения веса двигателя, например, за счет использования конструкции без сердечника или обмоток из литценовой проволоки . Эти конструкции, снижающие вес, могут отрицательно сказаться на долговечности двигателя. [19]

Околоколесные моторы

Прототип Mercedes-Benz SLS AMG E-Cell 2011 года с четырьмя мотор-колесами [21] , которые обладают преимуществами мотор-колес, избегая при этом проблем неподрессоренной массы и износа.

Подобно моторам- колесам , электромобили могут быть оснащены моторами- колесами , иногда называемыми моторами-колесами. Эта конструкция имеет те же преимущества, что и мотор-колеса, но позволяет избежать проблем с неподрессоренной массой и износом, поскольку двигатели расположены рядом с колесами, но внутри шасси и поддерживаются подвеской. Околоколесные электродвигатели менее компактны, чем внутриколесные, но по состоянию на 2022 год они более надежны и экономичны, [22] позволяют избежать рисков, связанных с высоковольтными компонентами вне шасси, [2] и они упрощают конструкцию и сборку автомобиля. Компания American Axle разработала колесные двигатели мощностью 100 кВт, которые дебютируют в линейке коммерческих автомобилей REE Automotive . [23]

Концепт-кары

Ранним современным концепт-каром, в котором использовались электрические ступичные двигатели, был IZA, представленный на конференции IEEE в 1997 году и оснащенный четырьмя двигателями мощностью 25 кВт (34 л.с.). [24]

Среди других концепт-каров, представленных на автосалонах, можно назвать: Chevrolet Sequel , 2005 г.; [25] Митсубиси МИЕВ , 2005 г.; [26] Hi-Pa Drive Mini QED, 2006 г.; [27] Концепт Honda FCX , 2005 г.; [28] Citroën C-Métisse , 2006 г.; [29] Protean Electric Ford F-150, 2008 г.; [30] Heuliez WILL использует подвеску Michelin Active Wheel , 2008 г.; [31] Пежо BB1 , 2009 г.; [32] Hiriko Fold , показанный в 2012 году, складной городской автомобиль с максимальной скоростью 50 км/ч (31 миль в час) [33] [34] с двигателем, рулевыми приводами, подвеской и тормозом, встроенными в каждое колесо, управляемыми. с электродистанционной системой; [35] FlatFormer, концептуальное шасси автономного грузового автомобиля 6x6, представленное в 2019 году; [36] и различные автомобили Indigo Technologies с 2019 года. [2]

Концептуальные автомобили, которые были анонсированы без публичного представления физической модели, включают: концепт Siemens VDO eCorner, 2006 г.; [37] и ЗАП-Х , 2007. [38]

  • Мини-электромобиль QED
    Мини-электромобиль QED
  • Грузовик МАЗ-7907. Каждое колесо имеет свой электродвигатель.
    Грузовик МАЗ-7907 . Каждое колесо имеет свой электродвигатель.
  • Hiriko Fold с электродвигателем в колесах, рулевыми приводами, подвеской и торможением, управляемыми электродистанционной системой.
    Hiriko Fold с электродвигателем в колесах, рулевыми приводами, подвеской и торможением, управляемыми электродистанционной системой.

Серийные автомобили

К серийным автомобилям с мотор-колесами относятся:

Планируемые серийные автомобили включают:

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Колесные двигатели для привода голландских автобусов» . Обзор технологий . 23 марта 2009 г.
  2. ^ abcd «Новый тип двигателя для электромобилей». Экономист . 11 июля 2019 г. ISSN  0013-0613 . Проверено 31 августа 2019 г.
  3. ^ ( патент США 552271
  4. ↑ Захос, Элейна (16 июня 2023 г.). «Являются ли электрические велосипеды будущим экологически чистого транспорта?». Национальная география .
  5. ^ «Знакомство с электрическими велосипедами: все, что вам нужно знать» . Cyclist.co.uk . 18 апреля 2017 г.
  6. ^ abcd фон Франкенберг, Ричард (1961). Porsche – человек и его автомобили . Роберт Бентли. п. 58.
  7. ↑ Строл, Дэниел (12 февраля 2014 г.). «Фердинанд Порше, Йозеф Ледвинка и изобретение электродвигателя-концентратора». Хеммингс .
  8. ^ Патент США 300827.
  9. ^ Патент США 422149.
  10. ^ Патент США 433180.
  11. ^ Патент США 572036.
  12. ^ Патент США 574 200.
  13. ^ Патент США 593248.
  14. ^ "Фердинанд Порше". Биография.com . 5 апреля 2021 г.
  15. ^ аб "Лонер". Всемирный справочник автопроизводителей . Факты о файловых публикациях . 1987. с. 294.
  16. ^ «Редукторы-концентраторы против безредукторных двигателей-концентраторов» . EbikeSchool.com . Проверено 24 июня 2023 г.
  17. ↑ Кристенсен, Лоуэлл (22 июля 2014 г.). «Проектирование бесщеточных двигателей со ступицей». Дизайн машины .
  18. ^ Аб Вос, Р.; Бесселинк, IJM; Неймейер, Х. (22–26 августа 2010 г.). Влияние мотор-колес на комфортность езды электромобилей . Материалы 10-го Международного симпозиума по усовершенствованному управлению транспортными средствами (AVEC10). Лафборо, Великобритания. стр. 835–840.
  19. ^ Аб Мраз, Стивен Дж. (10 августа 2010 г.). «Ступичным двигателям для полностью электрических транспортных средств все еще предстоит преодолеть некоторые технологические проблемы». Дизайн машины .
  20. ^ Уайтхед, Эндрю; Хилтон, Крис. «Внутриколесные моторы снова катятся». IEEE Spectrum (июль 2018 г.): 27. Инженерам Lotus удалось в значительной степени устранить эффект добавленной неподрессоренной массы за счет немного большего демпфирования подвески. Более того, они обнаружили, что когда эта неподрессоренная масса создается настоящими двигателями, прикрепленными к колесам, возможность независимого привода каждой стороны автомобиля существенно улучшает управляемость автомобиля. Мы уже провели аналогичные исследования на других транспортных средствах. И во всех случаях мы обнаружили, что после перенастройки амортизаторов и добавления индивидуального управления колесами общий эффект на управляемость автомобиля становится лучше. Так что неподрессоренная масса, в конце концов, не является препятствием.
  21. ^ «Детройт 2011: Mercedes-Benz SLS AMG E-Cell — цвет электрической жары» . Автоблог . 10 января 2011 г.
  22. ^ Мадичетти, Сридхар; Нерот, Аврам Иоанн; Мишра, Сукумар; Бабу, Б. Читти (сентябрь 2022 г.). «Путь к электрификации автомобильных грузовых перевозок в Индии: изучение трансмиссии аккумуляторных электрогрузовиков и энергопотребления». Китайский журнал электротехники . 8 (3): 57–75. дои : 10.23919/CJEE.2022.000026 . S2CID  252841869.
  23. ↑ Ноубл, Бреана (26 января 2023 г.). «American Axle продвигается вперед, стремясь к независимости и инновациям». Детройтские новости . Архивировано из оригинала 26 января 2023 года.
  24. ^ Хаг, Йохан (2011). Модули углов колес: анализ технологий и концепций (PDF) (Диссертация). Королевский технологический институт KTH . п. 8.
  25. ^ Эберле, Ульрих; фон Гельмольт, Риттмар (14 мая 2010 г.). «Экологичный транспорт на основе концепций электромобилей: краткий обзор». Энергетика и экология . 3 (6). Королевское химическое общество : 689. doi : 10.1039/C001674H . Проверено 8 июня 2010 г.
  26. ^ «Mitsubishi представляет электромобиль 2010 года» . Новости Эн-Би-Си . 11 мая 2005 г.
  27. ↑ Спинелли, Майкл (1 октября 2006 г.). «Давайте мотор, мотор, мотор, мотор». Wired.com .
  28. ^ "Honda Worldwide - Токио, 2005" . Хонда.com . Архивировано из оригинала 1 мая 2006 года . Проверено 22 сентября 2023 г.
  29. ↑ Падеану, Адриан (17 января 2018 г.). «Citroën C-Métisse 2006 года: концепция, которую мы забыли». Motor1.com .
  30. ↑ Войдила, Бен (12 мая 2017 г.). «Управляемый: полностью электрический пикап Protean Ford F-150» . ПикапТракс.com .
  31. ↑ Йони, Доменик (9 октября 2008 г.). «Париж 2008: Heuliez, Michelin и Orange заключают революцию в простую упаковку». Автоблог.com .
  32. ^ «Peugeot показывает две концепции HYbrid4 и новую концепцию BB1 EV во Франкфурте» . Конгресс зеленых автомобилей . 15 сентября 2009 года . Проверено 31 мая 2010 г.
  33. ^ «Электрический городской автомобиль Хирико складывается для экономии места» . Проводная Великобритания . 26 января 2012 года . Проверено 1 февраля 2012 года .
  34. ↑ Хитипеу, Джимми (30 января 2012 г.). «Складной электромобиль». Компас.com. Архивировано из оригинала 2 февраля 2012 года . Проверено 16 июля 2012 г.
  35. ^ Холлоуэй, Джеймс (20 февраля 2012 г.). «Хирико — складной электрический двухместный комплект 2013 года». Гизмаг . Проверено 26 июля 2012 года .
  36. ↑ Энрике Руффо, Густаво (23 октября 2019 г.). «Партнерство REE с Hino показывает больше о технологиях внутриколесных двигателей» . ВнутриEVs .
  37. ↑ Брайант, Эрик (10 августа 2006 г.). «Siemens VDO анонсирует концепцию eCorner «двигатель в ступице»» . Автоблог.com .
  38. ↑ Ульрих, Лоуренс (23 сентября 2007 г.). «Они электрические, но могут ли они быть фантастическими?». Нью-Йорк Таймс .
  39. ↑ Уилкинсон, Люк (25 июня 2019 г.). «Lightyear представляет солнечный электромобиль с большим запасом хода» . Авто Экспресс . ВЕЛИКОБРИТАНИЯ . Проверено 26 июня 2019 г.
  40. ^ «Производство Lightyear 0 приостановлено, поскольку компания фокусируется на доступной модели» . ВнутриEVs .
  41. ↑ Миллер, Калеб (27 июня 2023 г.). «Лордстаун подает заявление о банкротстве, активы Endurance Pickup выставлены на продажу» . Автомобиль и водитель .
  42. ↑ Сенсиба, Дженнифер (23 декабря 2020 г.). «Мотор-концентраторы Aptera выдержали испытания под пытками, ответы на другие вопросы» . ЧистаяТехника . Проверено 29 декабря 2020 г. .
  43. ↑ Михаласку, Дэн (22 января 2023 г.). «Aptera анонсирует выпускную версию, для ее создания нужно 50 миллионов долларов» . ВнутриEV .

Внешние ссылки

Викискладе есть медиафайлы, связанные с мотор-колесами .