輪轂馬達

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輪轂馬達(、)或輪內馬達()是指整合進車輪輪轂內的馬達,常見於電動自行車及電動-{}-機車上。早期的电动汽车常使用輪轂馬達的技術,但因為其高動態輪負載對車輛操控的負面影響。
自行車
早在1895年時,就有人申請電動自行車輪轂馬達的專利。自行車和汽車不同,自行車車輪的輪轂距離輪圈的距離較遠。相較於其他的設計,電動自行車輪轂馬達有簡單、耐用、價格低廉的優點,但比較不適合用在高速。自從2000年代末起,輪轂馬達就已是比較多人使用的設計方式。

汽車
歷史
,有二顆前輪的輪轂馬達 。以下是獲得專利的人:聖路易的Wellington Adams在1884年專利獲准;美國Woburn的Edward Parkhurst在1890年專利獲准;Albert Parcelle也在1890年專利獲准;Charles Theryc在1896年專利獲准;其設計沒有引擎到輪子的傳動桿,因此沒有傳動損失;C F Goddard在1896年申請一個活塞輪轂發動機的專利,是用在老式汽車,利用某種氣體的膨脹為動力;W C Smith在1897年申請輪轂內爆炸氣體膨脹發動機,利用輪轂軌道上的凸輪,將動力傳輸給車輪。

斐迪南·保時捷曾於1897年在用維也納用電動輪轂馬達的車輛來賽車。他開發的第一部電動車就是以輪轂馬達驅動,動力來源是電池。裝有四顆輪轂馬達的賽車在1900年巴黎的世界博覽會首次亮相。同時也引入一款車種販售,是前輪有二個輪轂馬達的Lohner–Porsche Chaise。這款車輛的接受度很好,Lohner和其他車廠以此設計為基礎,設計許多其他的車款,直到1920年代為止。

設計
輪轂馬達帶動車輪的機構可以是直驅式機構或行星齿轮。馬達可以是轴向磁场电机、內轉子或是外轉子設計,馬達可以是有刷的換向器設計,或是使用無電刷的設計。

以設計觀點來考慮,輪轂馬達的好處在於其靈活度大。輪轂馬達可以用在前輪驅動車、後輪驅動車、或是。輪轂馬達體積小,可以保留更多空間給乘客、貨物或是其他車內的零件。輪轂馬達的車內重量分佈會比單一馬達要好,也去除了傳統車輛需要的許多零件,例如变速器、差速器及傳動軸,這可以減少磨損以及機械損失。和莲花汽车發現若增加懸吊系統的阻尼,可以抵消大部份簧下質量增加所帶來的負面影響,而且可以控制各車輪的力矩輸出,可以提昇車輛的操控性,因此整體效果仍是正面的。

輪轂馬達沒有避震器的保護,也比較沒有對振動以及碎片的防護,因此其耐用性會降低。有些設計會用減少馬達重量的方式來減少簧下重量,例如無鐵心(coreless)設計或是用線圈繞組,這些設計雖可減輕重量,但對降低其耐用性。

近輪馬達
,使用四顆近輪馬達,有輪轂馬達的好處,避免了輪轂馬達增加簧下重量以及容易磨損的問題]]

汽車的馬達可以設計在車輪內,也可以設計在靠近車輪處,即為近輪馬達(near-wheel motor)或輪端馬達(wheel-end motor)。近輪馬達有輪轂馬達的好處,因為馬達在底盤內,由懸吊系統支撐其重量,避免了輪轂馬達增加簧下重量以及容易磨損的問題。近輪馬達的體積會比輪轂馬達大一些,但到2022年為止,近輪馬達比輪轂馬達要可靠,價值也比較便宜。近輪馬達避免了使用輪轂馬達設計,讓高電壓元件放置在底盤外的風險。100 kW的三合一近輪驅動單元已是車用產品中的販售品。

概念車
近代概念車中最早使用輪轂馬達的是IZA,在1997年电气电子工程师学会研討會中發表,其中用了四顆的馬達。

其他在車展中展示過的輪轂馬達概念車有:2005年的;2005年三菱汽車的;2006年的Mini QED;2005年的概念車;2006年的雪鐵龍C-Metisse;2008年的 Ford F-150;2008年的WILL,其中使用Michelin的懸吊系統;2009年的;2012年的,屬於,最大速度可以到,有整合到每一個輪子 的馬達、操縱致動器、懸吊以及剎車,由系統來控制;2019年展示的FlatFormer,是小型6x6的自駕卡車底盤;Indigo Technologies自從2019年起有展示許多的輪轂馬達汽車。

有些公司有發佈概念車,但沒有展示其實體,其中包括2006年西门子的eCorner概念,以及2007年的。

販售車
有輪轂馬達的販售車型(production vehicle)有:

  • 的Chaise, Mixte等車型。在1900年代初期Lohner等車廠曾以此車型設計許多的電動車
  • ,在2022年曾生產一陣子,但後來其車廠於2023年破產重整,並停止生產此車型。

計劃中的販售車型有:

  • BMW計劃在2025年生產有輪轂馬達的電動車,輪轂馬達由DeepDrive開發。

相關條目
*直驅式機構
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*全輪驅動
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參考資料
外部連結

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