- Vehículo eléctrico Mini QED
- Camión MAZ-7907 . Cada rueda tiene su propio motor eléctrico.
- Hiriko Fold con motor en las ruedas, actuadores de dirección, suspensión y frenado, controlado por un sistema de conducción por cable
Un motor de cubo de rueda , motor de cubo o motor en rueda es un motor que se incorpora al cubo de la rueda. Los motores de cubo de rueda se encuentran habitualmente en las bicicletas eléctricas . Los motores de cubo eléctricos fueron bien recibidos en los primeros automóviles eléctricos , pero no han tenido éxito comercial en los automóviles de producción modernos. [1] [2]
Las patentes para bicicletas eléctricas con motores de buje se concedieron ya en 1895. [3] Los motores de buje de bicicleta son simples, duraderos y asequibles en comparación con otros diseños, pero menos adecuados para altas velocidades. [4] Los motores de cubo ganaron popularidad sobre otros diseños a finales de la década de 2000 y 2010. [5]
En las décadas de 1880 y 1890 se patentaron varios diseños de motores de ruedas eléctricos, de combustión y de vapor. [7] Entre los que obtuvieron patentes: Wellington Adams de St. Louis en 1884; [8] Edward Parkhurst de Woburn en 1890; [9] Albert Parcelle más tarde en 1890; [10] Charles Theryc en 1896, que no cita pérdidas de transmisión gracias a la ausencia de las clásicas varillas de transmisión del motor a las ruedas; [11] CF Goddard en 1896, quien cita un motor de cubo de pistón para carruajes sin caballos impulsado por algún tipo de gas en expansión; [12] y WC Smith en 1897, quien cita un motor de expansión de gas explosivo dentro de un cubo de rueda que utilizaba levas en una pista en el cubo para transmitir potencia a la rueda. [13]
Ferdinand Porsche pilotó un automóvil con cubo de rueda eléctrico en 1897 en Viena , Austria. Desarrolló sus primeros coches como coches eléctricos con motores de cubo de rueda eléctricos que funcionaban con baterías. [14] Un coche de carreras de Lohner-Porsche equipado con cuatro motores de cubo de rueda debutó en la Exposición Mundial de París de 1900. Junto a él se presentó un modelo comercial, el Lohner-Porsche Chaise, con dos motores de cubo de rueda delantera. Fue bien recibido y Lohner y otros fabricantes produjeron varios modelos basados en su diseño hasta la década de 1920. [15] [6]
Los motores de cubo pueden implementarse con transmisión directa o engranajes planetarios . [16] Giran la rueda a través de un diseño de rotor axial , de entrada o de salida , con diseño de conmutador con o sin escobillas . [17]
Los motores de cubo son atractivos desde el punto de vista del diseño debido a su flexibilidad. Se pueden utilizar con tracción delantera, trasera o individual . Son compactos y, por tanto, permiten más espacio para pasajeros, carga u otros componentes del vehículo. Permiten una mejor distribución del peso en comparación con un solo motor y eliminan la necesidad de muchos de los componentes de transmisión en los vehículos tradicionales, como transmisiones, diferenciales y ejes, lo que reduce el desgaste y las pérdidas mecánicas. [18] [19] Los motores de alto voltaje en las ruedas deben ser resistentes contra daños a sus cables y componentes de alto voltaje. [2]
Una desventaja de un motor de cubo de rueda es que el peso del motor no es soportado por los amortiguadores de la suspensión , lo que aumenta el peso no suspendido del vehículo y afecta negativamente el manejo y la calidad de marcha. A pesar de esta reducción en la calidad de marcha con motores de cubo eléctricos, sigue siendo mejor que la calidad de marcha de vehículos con motor de combustión equivalente, pero el manejo del vehículo todavía se ve afectado negativamente. [18] Protean Electric y Lotus descubrieron que la mayoría de los efectos negativos de la masa no suspendida añadida podían eliminarse añadiendo amortiguación de la suspensión, y que la capacidad de utilizar una vectorización precisa del par en realidad mejoraba tanto el manejo del coche que el efecto neto de toda la disposición era positivo. [20]
Sin el apoyo de los amortiguadores de la suspensión, los motores en las ruedas están menos protegidos tanto de los golpes como de los residuos, lo que reduce su durabilidad. Algunos diseños reducen el peso no suspendido reduciendo el peso del motor, por ejemplo mediante el uso de un diseño sin núcleo o devanados de alambre Litz . Estos diseños que ahorran peso pueden tener un efecto negativo en la durabilidad del motor. [19]
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De manera similar a los motores en las ruedas, los vehículos eléctricos se pueden diseñar con motores cerca de las ruedas, a veces llamados motores de extremo de rueda. Este diseño comparte las mismas ventajas que los motores en las ruedas y al mismo tiempo evita problemas de desgaste y peso no suspendido, ya que los motores están cerca de las ruedas pero dentro del chasis, sostenidos por la suspensión. Los motores cerca de las ruedas son menos compactos que los motores dentro de las ruedas, pero a partir de 2022 son más confiables y más rentables, [22] evitan los riesgos asociados con los componentes de alto voltaje fuera del chasis, [2] y Simplifican el diseño y montaje del vehículo. American Axle ha desarrollado motores de extremo de rueda de 100 kW que debutarán en la línea de productos de vehículos comerciales de REE Automotive . [23]
Uno de los primeros automóviles conceptuales modernos que utilizaba motores de cubo eléctricos fue el IZA, presentado en la conferencia IEEE en 1997, construido con cuatro motores de 25 kW (34 hp). [24]
Otros autos conceptuales presentados en salones del automóvil incluyen: Chevrolet Sequel , 2005; [25] Mitsubishi MIEV , 2005; [26] Mini QED con unidad Hi-Pa , 2006; [27] Concepto Honda FCX , 2005; [28] Citroën C-Métisse , 2006; [29] Ford F-150 eléctrica proteica , 2008; [30] Heuliez WILL utilizando la suspensión Michelin Active Wheel , 2008; [31] Peugeot BB1 , 2009; [32] Hiriko Fold , mostrado en 2012, un coche urbano plegable con una velocidad máxima de 50 km/h (31 mph) [33] [34] con motor, actuadores de dirección, suspensión y freno integrados en cada rueda, controlados con sistema drive-by-wire ; [35] FlatFormer, un concepto de chasis de camión autónomo 6x6, mostrado en 2019; [36] y varios vehículos de Indigo Technologies desde 2019. [2]
Los autos conceptuales que se anunciaron sin presentar públicamente un modelo físico incluyen: el concepto Siemens VDO eCorner, 2006; [37] y ZAP-X , 2007. [38]
Los vehículos de producción con motores en las ruedas incluyen:
Los vehículos de producción planificados incluyen:
Los ingenieros de Lotus pudieron eliminar gran parte del efecto de la masa no suspendida agregada usando un poco más de amortiguación de la suspensión.
Es más, descubrieron que cuando esa masa no suspendida provenía de motores reales unidos a las ruedas, la capacidad de impulsar cada lado del automóvil de forma independiente mejoraba sustancialmente el manejo del automóvil.
Ahora hemos realizado estudios similares en otros vehículos.
Y en todos los casos, hemos descubierto que una vez que se reajustan los amortiguadores y agregamos control individual de las ruedas, el efecto neto en el manejo del vehículo es mejor.
Entonces, la masa no suspendida realmente no es espectacular después de todo.
