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ホイールハブモーター、ハブモーター、またはインホイールモーターは、ホイールのハブに組み込まれたブラシレスDC電気モーターです。ホイールハブモーターは、電動自転車によく見られます。電気ハブモーターは初期の電気自動車では好評でしたが、動的なホイール負荷が高くなることで車両の操縦性に悪影響を及ぼし[3]、その配置により損傷しやすいことから、現代の量産車では商業的に成功していません[ 1 ] [ 2 ] 。
ハブモーター付き電動自転車の特許は、早くも1895年に取得されました。[ 4 ]自転車のハブモーターは、他の設計に比べてシンプルで耐久性があり、手頃な価格ですが、高速走行にはあまり適していません。[ 5 ]ハブモーターは、2000年代後半から2010年代にかけて、他の設計よりも人気が高まりました。[ 6 ]
1880年代と1890年代には、電気、燃焼、蒸気で駆動するインホイールモーターの設計がいくつか特許を取得した。[ 8 ]特許を取得した人の中には、1884年にセントルイスのウェリントン・アダムス、[ 9 ] 1890年にウォーバーンのエドワード・パークハースト、[ 10 ] 1890年後半にアルバート・パーセル、 [ 11 ]エンジンからホイールへの従来の伝動ロッドがないため伝動損失がないことを指摘した1896年のチャールズ・セリック、[ 12 ]何らかの膨張ガスで駆動する馬なし馬車用のピストンハブモーターを指摘した1896年のC.F.ゴダード、[ 13 ]およびハブ内のトラック上のカムを使用してホイールに動力を伝達するホイールハブ内の爆発ガス膨張モーターを指摘した1897年のW.C.スミスなどがいる。[ 14 ]
フェルディナント・ポルシェは1897年にオーストリアのウィーンで電動ホイールハブモーター車にレース出場した。彼は最初の車をバッテリーで動く電動ホイールハブモーターを搭載した電気自動車として開発した。[ 15 ] 4つのホイールハブモーターを搭載したローナー・ポルシェのレースカーが1900年のパリ万国博覧会でデビューした。その傍らで、2つの前輪ハブモーターを搭載した市販モデル、ローナー・ポルシェ・シェーズが発表された。これは好評を博し、1920年代までローナーや他のメーカーによってその設計に基づいたいくつかのモデルが生産された。[ 16 ] [ 7 ]
ハブモーターは、ダイレクトドライブまたは遊星歯車機構で実装されることがある。[ 17 ]これらは、軸方向、インランナー、またはアウトランナーのローター設計、ブラシ付きまたはブラシレスの整流子設計のいずれかを介してホイールを回転させる。[ 18 ]
ハブモーターは、その柔軟性から設計上魅力的です。前輪駆動、後輪駆動、または個々の車輪駆動に使用できます。コンパクトなので、乗客、貨物、またはその他の車両コンポーネントのためのスペースをより多く確保できます。単一モーターと比較して重量配分が優れており、従来の車両にあるトランスミッション、ディファレンシャル、アクスルなどの多くの駆動コンポーネントが不要になるため、摩耗と機械的損失が軽減されます。[ 3 ] [ 19 ]高電圧インホイールモーターは、高電圧ケーブルとコンポーネントの損傷に対して堅牢でなければなりません。[ 2 ]
ホイールハブモーターの欠点の 1 つは、モーターの重量がサスペンションのショックアブソーバーで支えられていないため、車両のバネ下重量が増加し、ハンドリングと乗り心地に悪影響を与えることです。電動ハブモーターでは乗り心地が低下しますが、それでも同等の内燃機関車の乗り心地よりは優れていますが、動的なホイール荷重が増加するため、車両のハンドリングは依然として悪影響を受けます。[ 3 ] Protean ElectricとLotus は、バネ下質量の増加による悪影響のほとんどがサスペンションの減衰を追加することで解消され、正確なトルクベクタリングを利用できる能力によって車のハンドリングが実際に大幅に改善され、全体の構成の正味効果がプラスになることを発見しました。[ 20 ]
サスペンションのショックアブソーバーによるサポートがないため、インホイールモーターは衝撃や破片からの保護が弱くなり、耐久性が低下します。一部の設計では、コアレス設計やリッツ線コイル巻線などを使用してモーターの重量を軽減することで、バネ下重量を軽減しています。これらの軽量化設計は、モーターの耐久性に悪影響を与える可能性があります。[ 19 ]
インホイールモーターと同様に、電気自動車はニアホイールモーター（ホイールエンドモーターとも呼ばれる）を使用して設計できます。この設計は、インホイールモーターと同じ利点を持ちながら、モーターがホイールの近くでシャーシ内にあり、サスペンションによって支えられているため、バネ下重量や摩耗の問題を回避します。ニアホイールモーターはインホイールモーターよりもコンパクトではありませんが、2022年現在、信頼性が高く、コスト効率も高く、[ 22 ]シャーシ外の高電圧コンポーネントに関連するリスクを回避し、[ 2 ]車両の設計と組み立てを簡素化します。[ 23 ]
American Axle は、米国エネルギー省が資金提供するクリーンエネルギー低コストホイールエンドモーターの商業化プロジェクトを通じて、 100 kW および 150 kW のホイールエンドモーターを開発しました。モーター、インバーター、減速ギアを単一ユニットに統合し、高希土類元素の使用を避けることでコストを削減しました。[ 24 ] 100 kW の 3-in-1 ホイールエンド駆動ユニットは、REE Automotive車両製品ライン向けに計画されていました。[ 23 ] 2025 年の製造が計画されていましたが、REE が大手自動車メーカーのパートナーや大規模な機関購入者を確保できなかったため、中止されました。[ 25 ]
初期の近代的なコンセプトカーで、電動ハブモーターを使用したものには、 1997年のIEEE会議で発表されたIZAがあり、 25kW （34hp ）のモーターを4基搭載していた。[ 26 ]
自動車ショーで発表されたその他のコンセプトカーには、シボレー シークエル(2005 年) [ 27 ]、三菱 MIEV (2005 年) [ 28 ]、Hi-Pa Drive Mini QED (2006 年) [ 29 ]、ホンダ FCXコンセプト (2005 年) [ 30 ]、シトロエン C-Métisse (2006 年) [ 31 ]、プロテアン エレクトリックフォード F-150 (2008 年) [ 32 ] 、ミシュランアクティブ ホイールサスペンションを使用したHeuliez WILL (2008 年) [ 33 ] 、プジョー BB1 (2009 年) などがあります。[ 34 ] 2012年に発表された、最高速度50 km/h (31 mph)の折りたたみ式都市型自動車Hiriko Fold [ 35 ] [ 36 ]、各ホイールにモーター、ステアリングアクチュエータ、サスペンション、ブレーキが統合され、ドライブバイワイヤシステムで制御されます。[ 37 ] 2019年に発表された、コンセプト6x6自律走行トラックシャーシFlatFormer [ 38 ] 2019年以降、Indigo Technologiesによる様々な車両[ 2 ] 2022年のAptera Motorsのプロトタイプ[ 39 ]ただし、2024年のApteraのプロトタイプにはインホイールモーターは搭載されていませんでした[ 40 ]および2025年のElaphe Sonicインホイールモーターを搭載したItaldesign Quintessenza [ 41 ]
実物モデルを公開せずに発表されたコンセプトカーには、 2006年のシーメンスVDO eCornerコンセプト[ 42 ]や2007年のZAP-X [ 43 ]などがある。
インホイールモーターを搭載した量産車には、以下のようなものがある。
計画されている生産車両は以下のとおりです。
ロータスのエンジニアは、サスペンションの減衰をわずかに増やすことで、追加されたバネ下質量の影響の大部分を排除することができました。さらに、バネ下質量がホイールに取り付けられた実際のモーターから発生する場合、車の両側を独立して駆動できることで、車のハンドリングが大幅に改善されることを発見しました。私たちは現在、他の車両で同様の研究を実施しています。そしてすべての場合において、ダンパーを再調整し、個別のホイール制御を追加すると、車両のハンドリングに対する全体的な効果は向上することがわかりました。つまり、バネ下質量は結局のところ、ショーの妨げになるものではないのです。