На Всемирной выставке в Париже в 1900 году Фердинанд Порше, основатель одноимённой немецкой компании по производству спортивных автомобилей, представил электромобиль (EV) с радикальным дизайном. Вместо одного двигателя, расположенного в корпусе, в представленном им автомобиле двигатели были встроены в колёса.
Идея Порше произвела фурор, но так и не получила широкого распространения. Двигатели внутреннего сгорания слишком велики и сложны, чтобы поместиться внутри колёс, а более простые электродвигатели вышли из моды. Встроенные в колесо двигатели (IWM) в основном использовались в электрических велосипедах и некоторых мотоциклах. Но с возрождением электромобилей автопроизводители начинают интересоваться потенциальными преимуществами, которые могут дать IWM. Некоторые новые электромобили могут начать использовать их в ближайшее время.
Большинство IWM работают по одному принципу. Полностью встроенные в два или все четыре колеса, они передают крутящий момент (вращательное усилие) непосредственно на каждое колесо, избегая потерь энергии, связанных с редукторами и трансмиссией, которые используются в двигателях с центральным расположением. Это также позволяет независимо управлять каждым колесом в зависимости от дорожных условий, что повышает устойчивость.
Помимо того, что они проще и потенциально дешевле в установке, чем обычные двигатели с центральным расположением, их энергоэффективность позволяет электромобилю преодолевать большее расстояние на одной зарядке. Освободившееся пространство внутри корпуса также позволяет сделать более просторные интерьеры, а также более лёгкие и аэродинамичные кузова.
Компания Protean Electric, базирующаяся в Фарнхеме, к юго-западу от Лондона, производит IWM, состоящий из двух концентрических колец. Одно из них представляет собой электромагнит, встроенный в статический компонент, известный как статор. Более крупное кольцо, называемое ротором, содержит постоянные магниты и вращается вокруг статора. Когда в статоре индуцируется переменный электрический ток, он создаёт вращающееся магнитное поле, которое заставляет ротор вращаться синхронно. Оба кольца — вместе с соответствующей электроникой и стандартным фрикционным тормозом — образуют устройство, достаточно компактное, чтобы поместиться в стандартное колесо электромобиля. Двигатели Protean уже устанавливаются в лёгкие коммерческие транспортные средства, переведённые на электропитание материнской компанией Protean, BEDEO Group. Американская компания ConMet также устанавливает их на колёса грузовиков, где они работают в обратном направлении как генераторы, питая холодильные установки транспортных средств.
Одна из проблем IWM заключается в том, что они могут быть более уязвимы к воздействию окружающей среды, а также к ударам и вибрациям от дорожного покрытия. Эндрю Уайтхед, глава Protean, говорит, что IWM его компании прошли обширные испытания во враждебных условиях и должны прослужить весь срок службы обычного автомобиля, который считается равным 15 годам или 300 000 км, без какого-либо технического обслуживания. Он надеется вскоре заключить соглашение о поставках с крупным производителем.
Ещё одна проблема, часто возникающая при использовании IWM, заключается в том, что они могут увеличить «неподрессоренную массу» автомобиля, которая включает в себя всё, что не опирается на подвеску, например, колёса, шины, тормоза и оси. Высокая неподрессоренная масса может ухудшить управляемость автомобиля. Однако, по мнению мистера Уайтхеда, абсолютное значение неподрессоренной массы имеет меньшее значение, чем соотношение неподрессоренной и подрессоренной массы. Другими словами, слегка утяжелённые колёса в достаточно тяжёлом автомобиле могут быть незаметны для большинства водителей, если внести несколько изменений в подвеску.
Компания Donut Lab, которая производит IWM для своей материнской компании Verge Motorcycles, финского производителя мотоциклов, утверждает, что может уменьшить неподрессоренную массу с помощью своего лёгкого «мотора Donut». Он устанавливается внутри внутреннего обода заднего колеса мотоцикла и выглядит как колесо с большим отверстием вместо ступицы. Компания разрабатывает IWM для легковых и грузовых автомобилей и считает, что некоторые из них могут использоваться в суперкарах и электрических вертолётах.
Компания DeepDrive из Мюнхена, которая производит IWM для BMW и других производителей, использует в своей конструкции два ротора: один вращается снаружи статора, а другой — внутри, что повышает эффективность двигателя. Компания считает, что по сравнению с традиционной системой электромобилей их IWM может увеличить запас хода электромобиля примерно на 30% в типичных условиях вождения. Так или иначе, похоже, что моторизованная резина Фердинанда Порше наконец-то выйдет на дороги.
Вы можете причитать предыдущие статьи:
Насколько вредны электронные сигареты?
Электромобили загрязняют воздух