اختراع دوباره چرخ

موتورهای الکتریکی دایره‌ای شکل هستند. چرخ‌ها هم این ویژگی را دارند. پس ترکیبشان ایده‌ای است که شاید به ذهن هر کسی خطور کند.

”هزینه چرخ‌های موتوردار می‌تواند 25 درصد کم‌تر از موتورهای تمام الکتریکی رایج باشد.“دکتر فردیناند پورشه به عنوان اولین نفر در دنیا سعی در عملی کردن این ایده داشت و چرخ‌های موتوردار را در سال 1897 اختراع کرد. وی موفق شد دو عدد از آن‌ها را روی نمونه اولیه خودروی لونر-پورشه (Lohner-Porsche) که یک مدل دیفرانسیل جلوی الکتریکی بود نصب کند. سه سال بعد او توانست خودروی هیبریدی بنزینی-الکتریکی میکسته (Mixte) را با بهره‌مندی از چهار چرخ موتوردار اختراع کند. جالب است بدانید که هر یک از این موتورهای 14 اسب‌بخاری تقریباً 145 کیلوگرم وزن داشتند.

استفاده از مواد اولیه جدید و مهندسی مدرن موجب شده تا شاهد پیشرفت‌های قابل توجهی در این بخش باشیم. تقریباً هفت سالی می‌شود که شرکت پروتئان الکتریک (Protean Electric) چرخ موتوردار 100 اسب‌بخاری با وزن معادل 31 کیلوگرم را وارد بازار کرده است. با این وجود چرا خودروهای تمام الکتریکی تولید انبوه از چرخ‌های موتوردار استفاده نمی‌کنند؟ دلیل آن ساده است، کاستن ازجرم بی‌فنر برای رسیدن به کیفیت سواری ایده‌آل!

ساختار مدرن

مارکوس هیس، مخترع و مؤسس شرکت اینتر سیلیکون ولی (Enter Silicon Valley) و اسکات استریتر همکار وی مدتی به این فکر می‌کردند که آیا امکان طراحی چرخ موتورداری سبک‌تر از رینگ‌های آلومینیومی وجود دارد یا نه؟ در همین راستا، هیس، استریتر و شرکت اربیس (Orbis Wheels) تحقیقات خود را آغاز و نمونه‌های بسیار زیادی را مورد بررسی قرار دادند.

به دلیل ساختار متفاوت چرخ‌ها در مقایسه با موتورهای الکتریکی رایجی که روی شاسی سوار می‌شوند، موتورهای نصب شده در درون چرخ‌ها باید گشتاور بیشتری تولید کنند تا بتوانند کارایی لازم را تامین کنند. چرخ‌ها هم برای شتاب‌گیری، ترمزگیری و جذب نیروهای وارده در پیچ‌ها باید ساختاری قوی‌تری داشته باشند. این محدودیت‌ها باعث شد تا هیس به راهکار متفاوتی برسد؛ حذف توپی چرخ و انتقال مستقیم نیرو به رینگ. با این شیوه علاوه‌بر کاهش جرم، هزینه تولید و اینرسی چرخشی، گشتاور مورد نیاز برای چرخاندن چرخ هم کاهش پیدا می‌کند. این طراحی جدید همچنین به میزان قابل توجهی حداکثر سرعت موتور الکتریکی را افزایش می‌دهد. جالب‌تر از همه این که با این طراحی، موتور به جای گشتاور بالا به دور در دقیقه بالا نیاز دارد. در عین حال، به دلیل استفاده از مس کم‌تر در ساخت، وزن آن تقریباً یک‌دوازدهم موتورهای الکتریکی رایج می‌شود.

یکی دیگر از مزایای اصلی این طرح نصب دیسک ترمز بزرگ در نزدیکی محل اتصال تایر است که به میزان زیادی نیروی ترمز مورد نیاز را کاهش می‌دهد. این بدین معنی است که گرمای کمتری تولید خواهد شد و از این رو، سایر قطعات سیستم ترمز می‌توانند سبک‌تر و کوچک‌تر باشند.

کاورها و پوشش‌های مخصوص از ورود زباله و گرد و غبار داخل سیستم محافظت می‌کند و موتورهای الکتریکی DC چرخ‌ها می‌توانند به طور موقت غرق شدن زیر آب را تحمل کنند و خراب نشوند.

چگونه یک چرخ بدون توپی به خودرو متصل می‌شود؟

در این چرخ‌ها میله‌های تعلیق سنتی به یک حامل متصل می‌شوند تا از موتور، کالیپر ترمز و سیستم بلبرینگ چرخ پشتیبانی کنند. وزن خودرو روی دو جفت بلبرینگ واقع در موقعیت ساعت 5 و 7 رینگ، قرار می‌گیرد؛ یک جفت بلبرینگ دیگر در موقعیت ساعت 12 از کج شدن چرخ جلوگیری می‌کنند. لبه‌های بیرونی و درونی این بلبرینگ‌ها به صورت زاویه‌دار روی رینگ نصب می‌شوند تا بتوانند نیروهای کناری را سر پیچ‌ها منتقل کنند.

اولین تست

هیس اعتقاد دارد هزینه چرخ‌های موتوردار می‌تواند 25 درصد کم‌تر از موتورهای تمام الکتریکی رایج باشد. شرکت اربیس با کمک به طراحی و توسعه نمونه اولیه و همچنین اخذ مجوزهای لازم برای وارد کردن این تکنولوژی به بازار، به پروژه کمک زیادی می‌کند. در اولین تست با نصب دو عدد از چرخ‌های موتوردار روی محور عقب هوندا سیویک تیپ R، قدرت و گشتاور آن به ترتیب 140 و 314 واحد اضافه شد.

با این روند اگر خوش‌شانس باشیم، به‌زودی چرخ‌های موتوردار وارد بازار خواهند.