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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。電動ハブモーターは初期の電気自動車では好評でしたが、現代の量産車では商業的に成功していません[1] [2]。これは、ホイールの動的負荷が高くなるため車両の操縦性に悪影響を及ぼし[3]、配置によって損傷を受けやすくなるためです。[2]
自転車
ハブモーターを搭載した電動自転車の特許は、1895年にすでに取得されていました。[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]
自動車
歴史
1880年代と1890年代には、電気、燃焼、蒸気で動くインホイールモーターの設計がいくつか特許を取得しました。[8]特許を取得した人物には、1884年のセントルイスのウェリントン・アダムス、[9] 1890年のウォーバーンのエドワード・パークハースト、[10] 1890年後半のアルバート・パーセル、[11] 1896年のチャールズ・セリック (エンジンから車輪への従来の伝達ロッドがないため伝達ロスがないと説明)、[12] 1896年のCFゴダード (何らかの膨張ガスで動く馬なし馬車用のピストンハブモーター)、[13] 1897年のWCスミス (ホイールハブ内の爆発性ガス膨張モーターで、ハブのトラック上のカムを利用して車輪に動力を伝達すると説明) などがいます。[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カーのレースに出場した。彼は最初の自動車を、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は、1900年のパリ万国博覧会でデビューした。それと同時に、2つのフロントホイールハブモーターを搭載したローナー・ポルシェ・シェーズという市販モデルも発表された。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]
デザイン
ハブモーターは、ダイレクトドライブまたは遊星ギアを使用して実装できます。[17 ] ハブモーターは、ブラシ付きまたはブラシレス整流子設計を備えたアキシャル、インランナー、またはアウトランナーローター設計を介してホイールを回転させます。[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部品のためのスペースが広くなります。単一のモーターに比べて重量配分が改善され、従来の車両のトランスミッション、差動装置、車軸などの多くの駆動部品が不要になるため、摩耗や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、高電圧ケーブルや部品の損傷に対して堅牢でなければなりません。[2]
バネ下重量
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。電動ハブモーターによる乗り心地の低下にもかかわらず、同等の内燃機関車の乗り心地よりは優れていますが、車両のハンドリングは、より高い動的ホイール負荷のために依然として悪影響を受けています。[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をサスペンションダンピングの追加で排除できること、そして正確なトルクベクタリングを利用する能力によって実際に車のハンドリングが大幅に改善され、全体の配置の純効果がプラスになることを発見しました。[20]
インホイールモーターはサスペンションのショックアブソーバーに支えられていないため、衝撃や破片からの保護が弱くなり、耐久性が低下します。コアレス設計やリッツ線コイル巻線など、モーターの重量を減らすことでバネ下重量を減らす設計もあります。これらの軽量化設計は、モーターの耐久性に悪影響を及ぼす可能性があります。[19]
ニアホイールモーター
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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、モーターがホイールの近くにありますがシャーシ内にあり、サスペンションで支えられているため、バネ下重量や摩耗の問題を回避しながら、インホイールモーターと同じ利点を備えています。ニアホイールモーターはインホイールモーターほどコンパクトではありませんが、2022年時点では信頼性が高く、コスト効率が高く、[22]シャーシ外の高電圧部品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]
アメリカンアクスルは、クリーンエネルギーの低コストホイールエンドモーターの商業化のために米国エネルギー省から資金提供を受けたプロジェクトを通じて、100kWおよび150kW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、ギア減速機を1つのユニットに統合し、重希土類元素を避けることでコストを削減しました。[24] 100kWの3-in-1ホイールエンドドライブユニットは、REEオートモーティブの車両製品ラインで市販されています。[23]
コンセプトカー
電動ハブモーターを採用した初期のコンセプトカーは、1997年のIEEE会議で発表されたIZAで、4つの25kW（34馬力）モーターを搭載していました。[25]
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、以下のものがある。シボレー シークエル、2005年。[26] 三菱 MIEV、2005年。[27] Hi-Pa Drive Mini QED、2006年。[28] ホンダ FCXコンセプト、2005年。[29] シトロエン C-Métisse、2006年。[30] プロティアン エレクトリックフォード F-150、2008年。[31] 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。 [32]プジョー BB1、2009年。[33] 2012年に発表されたHiriko Foldは、最高速度50 km/h (31 mph) の折りたたみ式都市型自動車で、モーター、ステアリングアクチュエーター、サスペンション、ブレーキが各車輪に統合され、ドライブバイワイヤシステムで制御されます。[36] 2019年に発表されたコンセプト6x6自律トラックシャーシFlatFormer、[37] 2019年以降のIndigo Technologiesのさまざまな車両、[2] 2022年のAptera Motorsのプロトタイプ。[38]
実車を公開せずに発表されたコンセプトカーとしては、シーメンス VDO eCornerコンセプト（2006年）[39]、ZAP-X（2007年）[40]などがある。
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ミニQED電気自動車 -
MAZ-7907トラック。各車輪に電動モーターを搭載 -
ドライブバイワイヤシステムで制御されるインホイールモーター、ステアリングアクチュエーター、サスペンション、ブレーキを備えたHiriko Fold
生産車両
インホイールモーターを搭載した量産車両には以下のものがあります。
- ローナー・ポルシェ・シェーズ、ミクストなど。このデザインに基づいたいくつかのモデルが1900年代初頭にローナーや他のメーカーによって生産されました。[16] [7]
- ライトイヤー0は、製造元が破産申請する前に2022年に短期間生産されました。[41] [42]
- ロードストーン・エンデュランス、2022年に短期間生産されたが、その後製造元が破産した。[43]
生産予定車両は以下のとおりです。
- BMWは2025年までにDeepDriveが開発したインホイールモーターを搭載した車両を生産する予定である。[44]
参照
参考文献
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ロータスのエンジニアは、サスペンションのダンピング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多くを排除することができました。さらに、バネ下質量が車輪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ため、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。現在、他の車両でも同様の研究を行っています。そして、すべてのケースで、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改善され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、致命的な問題ではないのです。
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外部リンク
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