轮毂马达
轮毂马达（英语：wheel hub motor、英语：hub motor）或轮内马达（英语：in-wheel motor）是指整合进车轮轮毂内的马达，常见于电动自行车及电动机车上。早期的电动汽车常使用轮毂马达的技术，但因为其高动态轮负载对车辆操控的负面影响[1]，以及装在车轮上，容易损坏的特性[2]，近年来已量产的电动汽车还没有使用此技术[3][2]。
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自行车
早在1895年时，就有人申请电动自行车轮毂马达的专利[4]。自行车和汽车不同，自行车车轮的轮毂距离轮圈的距离较远。相较于其他的设计，电动自行车轮毂马达有简单、耐用、价格低廉的优点，但比较不适合用在高速[5]。自从2000年代末起，轮毂马达就已是比较多人使用的设计方式[6]。
汽车
历史
在1880年代以及1890年代，就有许多人提出在轮毂内的电动马达、燃油引擎以及蒸气动力引擎[8]。以下是获得专利的人：圣路易的Wellington Adams在1884年专利获准[9]；美国Woburn的Edward Parkhurst在1890年专利获准[10]；Albert Parcelle也在1890年专利获准[11]；Charles Theryc在1896年专利获准；其设计没有引擎到轮子的传动杆，因此没有传动损失[12]；C F Goddard在1896年申请一个活塞轮毂发动机的专利，是用在老式汽车，利用某种气体的膨胀为动力[13]；W C Smith在1897年申请轮毂内爆炸气体膨胀发动机，利用轮毂轨道上的凸轮，将动力传输给车轮[14]。
斐迪南·保时捷曾于1897年在用维也纳用电动轮毂马达的车辆来赛车。他开发的第一部电动车就是以轮毂马达驱动，动力来源是电池[15]。装有四颗轮毂马达的Lohner–Porsche赛车在1900年巴黎的世界博览会首次亮相。同时也引入一款车种贩售，是前轮有二个轮毂马达的Lohner–Porsche Chaise。这款车辆的接受度很好，Lohner和其他车厂以此设计为基础，设计许多其他的车款，直到1920年代为止[16][7]。
设计
轮毂马达带动车轮的机构可以是直驱式机构或行星齿轮[17]。马达可以是轴向磁场电机、内转子或是外转子设计，马达可以是有刷的换向器设计，或是使用无电刷的设计[18]。
以设计观点来考虑，轮毂马达的好处在于其灵活度大。轮毂马达可以用在前轮驱动车、后轮驱动车、或是独立四轮驱动。轮毂马达体积小，可以保留更多空间给乘客、货物或是其他车内的零件。轮毂马达的车内重量分布会比单一马达要好，也去除了传统车辆需要的许多零件，例如变速器、差速器及传动轴，这可以减少磨损以及机械损失[1][19]。高电压的轮毂马达需针对其高压缆线以及零件进行保护，避免其因受撞击而损坏[2]。
簧下重量
轮毂马达的一个缺点是其重量没有加在悬吊系统的阻尼器上，因此增加了簧下质量，对车辆操控以及行驶的品质有负面影响。轮毂马达虽然会下降行驶品质，但还是比等效的内燃车车辆行驶品质要好，但因为较大的动态滚动阻力，会降低车辆的操控性[1]。Protean Electric和莲花汽车发现若增加悬吊系统的阻尼，可以抵消大部份簧下质量增加所带来的负面影响，而且可以控制各车轮的力矩输出，可以提升车辆的操控性，因此整体效果仍是正面的[20]。
轮毂马达没有避震器的保护，也比较没有对振动以及碎片的防护，因此其耐用性会降低。有些设计会用减少马达重量的方式来减少簧下重量，例如无铁心（coreless）设计或是用Litz wire线圈绕组，这些设计虽可减轻重量，但对降低其耐用性[19]。
近轮马达
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汽车的马达可以设计在车轮内，也可以设计在靠近车轮处，即为近轮马达（near-wheel motor）或轮端马达（wheel-end motor）。近轮马达有轮毂马达的好处，因为马达在底盘内，由悬吊系统支撑其重量，避免了轮毂马达增加簧下重量以及容易磨损的问题。近轮马达的体积会比轮毂马达大一些，但到2022年为止，近轮马达比轮毂马达要可靠，价值也比较便宜[22]。近轮马达避免了使用轮毂马达设计，让高电压元件放置在底盘外的风险[2]，也简化了车辆的设计以及组装[23]。
American Axle透过美国能源部资助的计划，开发了100 kW和150 kW的近轮马达，此计划是要商品化绿能且低成本的近轮马达。成本降低的原因是因为将马达、变频器以及减速齿轮整合成单一元件，并且在马达材料上避免使用重稀土元素[24]。100 kW的三合一近轮驱动单元已是REE Automotive车用产品中的贩售品[23]。
概念车
近代概念车中最早使用轮毂马达的是IZA，在1997年电气电子工程师学会研讨会中发表，其中用了四颗25 kW（34 hp）的马达[25]。
其他在车展中展示过的轮毂马达概念车有：2005年的Chevrolet Sequel[26]；2005年三菱汽车的Mitsubishi MIEV[27]；2006年Hi-Pa Drive的Mini QED[28]；2005年的Honda FCX概念车[29]；2006年的雪铁龙C-Metisse[30]；2008年Protean Electric的 Ford F-150[31]；2008年Heuliez的WILL，其中使用Michelin的Active Wheel悬吊系统[32]；2009年的Peugeot BB1[33]；2012年的Hiriko Fold，属于urban car，最大速度可以到50 km/h（31 mph）[34][35]，有整合到每一个轮子 的马达、操纵致动器、悬吊以及刹车，由drive-by-wire系统来控制[36]；2019年展示的FlatFormer，是小型6x6的自驾卡车底盘[37]；Indigo Technologies自从2019年起有展示许多的轮毂马达汽车[2]2022年Aptera也有展示其太阳能电动车[38]。
有些公司有发布概念车，但没有展示其实体，其中包括2006年西门子VDO的eCorner概念[39]，以及2007年的ZAP-X[40]。
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Mini QED电动车 -
MAZ-7907卡车，每一个轮子都有一颗马达 -
Hiriko Fold电动车，有轮毂马达、操纵致动器、悬吊以及刹车，由drive-by-wire系统来控制
贩售车
有轮毂马达的贩售车型（production vehicle）有：
- Lohner–Porsche的Chaise, Mixte等车型。在1900年代初期Lohner等车厂曾以此车型设计许多的电动车[16][7]
- Lightyear 0，在2022年曾生产一阵子，负责生产此车型的子公司于2023年破产[41][42]
- Lordstown Endurance，在2022年曾生产一阵子，但后来其车厂于2023年破产重整，并停止生产此车型[43]。
计划中的贩售车型有：
相关条目
参考资料
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