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Motor de cubo de rueda

Raleigh SC30 convertida en bicicleta eléctrica con un kit de motor de cubo de conversión eléctrica de repuesto

Un motor de cubo de rueda , motor de cubo o motor en la rueda es un motor que está incorporado en el cubo de la rueda. Los motores de cubo de rueda se encuentran comúnmente en bicicletas eléctricas . Los motores de cubo eléctricos fueron bien recibidos en los primeros autos eléctricos , pero no han tenido éxito comercial en los autos de producción modernos [1] [2] porque afectan negativamente el manejo del vehículo debido a una mayor carga dinámica de la rueda [3] y su ubicación los hace propensos a dañarse. [2]

Bicicletas

Las patentes para bicicletas eléctricas con motores de buje se concedieron ya en 1895. [4] Los motores de buje de bicicleta son simples, duraderos y asequibles en comparación con otros diseños, pero menos adecuados para altas velocidades. [5] Los motores de buje aumentaron en popularidad frente a otros diseños a finales de la década de 2000 y en la de 2010. [6]

Automotor

Historia

Vehículo eléctrico de batería Lohner-Porsche "Chaise" de 1900 con dos motores en el cubo de la rueda delantera [7]
Coche de carreras Lohner–Porsche "Mixte" de 1900 con cuatro motores en los cubos de las ruedas [7]

En las décadas de 1880 y 1890 se patentaron varios diseños de motores en las ruedas alimentados por electricidad, combustión y vapor. [8] Entre los que obtuvieron patentes: Wellington Adams de St. Louis en 1884; [9] Edward Parkhurst de Woburn en 1890; [10] Albert Parcelle más tarde en 1890; [11] Charles Theryc en 1896, quien no menciona pérdidas de transmisión gracias a la ausencia de varillas de transmisión clásicas de los motores a las ruedas; [12] CF Goddard en 1896, quien cita un motor de cubo de pistón para carruajes sin caballos impulsado por gas en expansión de algún tipo; [13] 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. [14]

En 1897, Ferdinand Porsche compitió en Viena (Austria) con un coche eléctrico con motor en el cubo de la rueda. Desarrolló sus primeros coches como coches eléctricos con motores eléctricos en el cubo de la rueda que funcionaban con baterías. [15] En la Exposición Universal de París de 1900 debutó un coche de carreras de Lohner-Porsche equipado con cuatro motores en el cubo de la rueda. Junto a él se presentó un modelo comercial, el Lohner-Porsche Chaise, con dos motores en el cubo de la rueda delantera. Tuvo una buena acogida y Lohner y otros fabricantes produjeron varios modelos basados ​​en su diseño hasta la década de 1920. [16] [7]

Diseño

Los motores de cubo se pueden implementar con transmisión directa o engranajes planetarios . [17] Hacen girar la rueda a través de un diseño de rotor axial , de rotor interno o de rotor externo , con un diseño de conmutador con escobillas o sin escobillas . [18]

Motor en las ruedas del Honda FCX Concept 2005 con cables de alto voltaje en color naranja. Se puede evitar que el alto voltaje se filtre fuera del chasis utilizando motores cerca de las ruedas, que tienen ventajas similares a los motores en las ruedas.

Los motores de cubo son atractivos desde el punto de vista del diseño debido a su flexibilidad. Se pueden utilizar para tracción delantera, trasera o individual . Son compactos y, por lo 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. [3] [19] Los motores de alto voltaje en las ruedas deben ser resistentes a los daños en sus cables y componentes de alto voltaje. [2]

Peso no suspendido

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 se suma al peso no suspendido del vehículo , lo que afecta negativamente el manejo y la calidad de conducción. A pesar de esta reducción en la calidad de conducción con motores de cubo eléctricos, sigue siendo mejor que la calidad de conducción de los vehículos con motor de combustión equivalentes, pero el manejo del vehículo aún se ve afectado negativamente debido a una mayor carga dinámica de la rueda . [3] Protean Electric y Lotus descubrieron que la mayoría de los efectos negativos de la masa no suspendida adicional podrían eliminarse agregando amortiguación de la suspensión, y que la capacidad de utilizar una vectorización de par precisa en realidad mejoró tanto el manejo del automóvil que el efecto neto de todo el arreglo fue positivo. [20]

Al no contar con el apoyo de los amortiguadores de la suspensión, los motores en las ruedas están menos protegidos tanto de los impactos como de los escombros, lo que reduce su durabilidad. Algunos diseños reducen el peso no suspendido al reducir el peso del motor, por ejemplo, utilizando un diseño sin núcleo o bobinas de alambre Litz . Estos diseños que ahorran peso pueden tener un efecto negativo en la durabilidad del motor. [19]

Motores cerca de las ruedas

Prototipo Mercedes-Benz SLS AMG E-Cell 2011 con cuatro motores cerca de las ruedas [21] que comparten las ventajas de los motores en las ruedas al tiempo que evitan problemas de peso no suspendido y desgaste

De manera similar a los motores en las ruedas, los vehículos eléctricos pueden diseñarse con motores cerca de las ruedas, a veces llamados motores en los extremos de las ruedas. Este diseño comparte las mismas ventajas que los motores en las ruedas, pero evita los problemas de peso no suspendido y desgaste, 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 en 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 el ensamblaje del vehículo. [23]

American Axle ha desarrollado motores de eje de rueda de 100 kW y 150 kW a través de un proyecto financiado por el Departamento de Energía de los Estados Unidos para la comercialización de motores de eje de rueda de bajo costo y energía limpia. Los costos se redujeron al integrar el motor, el inversor y la reducción de engranajes en una sola unidad y al evitar los elementos de tierras raras pesados . [24] La unidad de tracción de eje de rueda 3 en 1 de 100 kW se ha vuelto comercialmente disponible en la línea de productos para vehículos de REE Automotive . [23]

Coches conceptuales

Un concepto temprano de automóvil moderno que utilizaba motores eléctricos en el buje fue el IZA, presentado en la conferencia IEEE en 1997, construido con cuatro motores de 25 kW (34 hp). [25]

Otros concept cars presentados en salones del automóvil incluyen: Chevrolet Sequel , 2005; [26] Mitsubishi MIEV , 2005; [27] Hi-Pa Drive Mini QED, 2006; [28] Honda FCX concept, 2005; [29] Citroën C-Métisse , 2006; [30] Protean Electric Ford F-150, 2008; [31] Heuliez WILL usando la suspensión Michelin Active Wheel , 2008; [32] Peugeot BB1 , 2009; [33] Hiriko Fold , mostrado en 2012, un automóvil urbano plegable con una velocidad máxima de 50 km/h (31 mph) [34] [35] con un motor, actuadores de dirección, suspensión y freno integrados en cada rueda, controlados con un sistema drive-by-wire ; [36] FlatFormer, un concepto de chasis de camión autónomo 6x6, mostrado en 2019; [37] varios vehículos de Indigo Technologies desde 2019; [2] y un prototipo de Aptera Motors en 2022. [38]

Entre los concept cars que se anunciaron sin presentar públicamente un modelo físico se incluyen: Siemens VDO eCorner concept, 2006; [39] y ZAP-X , 2007. [40]

Vehículos de producción

Los vehículos de producción con motores en las ruedas incluyen:

Los vehículos de producción planificados incluyen:

Véase también

Referencias

  1. ^ "Motores de ruedas para impulsar autobuses holandeses". Technology Review . 23 de marzo de 2009.
  2. ^ abcde «Un nuevo tipo de motor para coches eléctricos». The Economist . 11 de julio de 2019. ISSN  0013-0613 . Consultado el 31 de agosto de 2019 .
  3. ^ abc Vos, R.; Besselink, IJM; Nijmeijer, H. (22–26 de agosto de 2010). Influencia de los motores en las ruedas en el confort de marcha de los vehículos eléctricos . Actas del 10.º Simposio internacional sobre control avanzado de vehículos (AVEC10). Loughborough, Reino Unido. págs. 835–840.
  4. ^ ( Patente estadounidense 552.271)
  5. ^ Zachos, Elaina (16 de junio de 2023). "¿Son las bicicletas eléctricas el futuro del transporte ecológico?". National Geographic .
  6. ^ "Introducción a las bicicletas eléctricas: todo lo que necesitas saber". Cyclist.co.uk . 18 de abril de 2017.
  7. ^ abcd von Frankenberg, Richard (1961). Porsche: el hombre y sus coches . Robert Bentley. pag. 58.
  8. ^ Strohl, Daniel (12 de febrero de 2014). «Ferdinand Porsche, Joseph Ledwinka y la invención del motor eléctrico». Hemmings .
  9. ^ Patente estadounidense 300.827
  10. ^ Patente estadounidense 422.149
  11. ^ Patente estadounidense 433.180
  12. ^ Patente estadounidense 572.036
  13. ^ Patente estadounidense 574.200
  14. ^ Patente estadounidense 593.248
  15. ^ "Fernando Porsche". Biografía.com . 5 de abril de 2021.
  16. ^ ab "Lohner". Guía mundial de fabricantes de automóviles . Facts on File Publications . 1987. pág. 294.
  17. ^ "Motores de buje con engranajes frente a motores de buje sin engranajes". EbikeSchool.com . Consultado el 24 de junio de 2023 .
  18. ^ Christensen, Lowell (22 de julio de 2014). "Diseño de motores sin escobillas en el eje". Diseño de máquinas .
  19. ^ ab Mraz, Stephen J. (10 de agosto de 2010). "Los motores de cubo para vehículos totalmente eléctricos aún tienen algunos desafíos tecnológicos que superar". Diseño de máquinas .
  20. ^ Whitehead, Andrew; Hilton, Chris. "Los motores en las ruedas vuelven a rodar". IEEE Spectrum (julio de 2018): 27. Los ingenieros de Lotus pudieron eliminar gran parte del efecto de la masa no suspendida adicional al usar 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 vehículo. 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, después de todo, la masa no suspendida realmente no es un impedimento.
  21. ^ "Detroit 2011: el Mercedes-Benz SLS AMG E-Cell es el color de la moda eléctrica". AutoBlog . 10 de enero de 2011.
  22. ^ Madichetty, Sreedhar; Neroth, Avram John; Mishra, Sukumar; Babu, B. Chitti (septiembre de 2022). "Ruta hacia la electrificación del transporte de mercancías por carretera en la India: análisis del sistema de propulsión y el consumo de energía de los camiones eléctricos a batería". Revista china de ingeniería eléctrica . 8 (3): 57–75. doi : 10.23919/CJEE.2022.000026 . S2CID  252841869.
  23. ^ ab Noble, Breana (26 de enero de 2023). "American Axle avanza con independencia e innovación". The Detroit News . Archivado desde el original el 26 de enero de 2023.
  24. ^ Crecelius, David (22 de junio de 2021), "Unidad de propulsión eléctrica 3 en 1 de bajo costo, alto rendimiento y sin HRE", Revisión anual de méritos sobre electrificación de la Oficina de tecnologías de vehículos del DOE de 2021, Departamento de Energía de los Estados Unidos
  25. ^ Hag, Johan (2011). Módulos de Wheel Corner: análisis de tecnología y concepto (PDF) (Tesis). KTH Royal Institute of Technology . p. 8.
  26. ^ Eberle, Ulrich; von Helmolt, Rittmar (14 de mayo de 2010). "Transporte sostenible basado en conceptos de vehículos eléctricos: una breve descripción general". Energy & Environmental Science . 3 (6). Royal Society of Chemistry : 689. doi :10.1039/C001674H . Consultado el 8 de junio de 2010 .
  27. ^ "Mitsubishi presenta un coche eléctrico para 2010". NBC News . 11 de mayo de 2005.
  28. ^ Spinelli, Michael (1 de octubre de 2006). "Vamos a motorizar, motorizar, motorizar, motorizar". Wired.com .
  29. ^ "Honda Worldwide - Tokio 2005". Honda.com . Archivado desde el original el 1 de mayo de 2006. Consultado el 22 de septiembre de 2023 .
  30. ^ Padeanu, Adrian (17 de enero de 2018). "Citroën C-Métisse 2006: concepto que olvidamos". Motor1.com .
  31. ^ Wojdyla, Ben (12 de mayo de 2017). "Conducido: camioneta pickup totalmente eléctrica Ford F-150 Protean". PickupTrucks.com .
  32. ^ Yoney, Domenick (9 de octubre de 2008). "París 2008: Heuliez, Michelin y Orange envuelven una revolución en un paquete sencillo". AutoBlog.com .
  33. ^ "Peugeot muestra dos conceptos HYbrid4 y el nuevo concepto BB1 EV en Frankfurt". Green Car Congress . 15 de septiembre de 2009 . Consultado el 31 de mayo de 2010 .
  34. ^ "El coche eléctrico urbano Hiriko se pliega para ahorrar espacio". Wired UK . 26 de enero de 2012 . Consultado el 1 de febrero de 2012 .
  35. ^ Hitipeuw, Jimmy (30 de enero de 2012). «El coche eléctrico plegable». Kompas.com. Archivado desde el original el 2 de febrero de 2012. Consultado el 16 de julio de 2012 .
  36. ^ Holloway, James (20 de febrero de 2012). "Hiriko: el biplaza eléctrico plegable para 2013". Gizmag . Consultado el 26 de julio de 2012 .
  37. ^ Henrique Ruffo, Gustavo (23 de octubre de 2019). "La asociación de REE con Hino muestra más sobre la tecnología de motores en las ruedas". InsideEVs .
  38. ^ Por Paul Ridden (12 de septiembre de 2022), "El prototipo SEV Aptera Gamma hace su debut público en San Diego", NewsAtlas
  39. ^ Bryant, Eric (10 de agosto de 2006). "Siemens VDO anuncia el concepto de motor en el buje eCorner". AutoBlog.com .
  40. ^ Ulrich, Lawrence (23 de septiembre de 2007). "Son eléctricos, pero ¿pueden ser fantásticos?". The New York Times .
  41. ^ Wilkinson, Luke (25 de junio de 2019). «Lightyear presenta un coche solar-eléctrico de largo alcance». Auto Express . Reino Unido . Consultado el 26 de junio de 2019 .
  42. ^ "La producción de Lightyear 0 se suspende mientras la empresa se centra en un modelo asequible". InsideEVs .
  43. ^ Miller, Caleb (27 de junio de 2023). "Lordstown se declara en quiebra, los activos de la camioneta Endurance están a la venta". Car and Driver .
  44. ^ Cristian Agatie (5 de julio de 2024), "Un prototipo de cupé BMW loco con ADN de Neue Klasse y motores en los cubos de las ruedas surge del vacío", AutoEvolution

Enlaces externos