История изобретения мотор-колеса

История изобретения мотор-колеса началась в конце XIX века. Автор концепции первого двигателя расположенного внутри колеса — Веллингтон Адамс из Сент-Луиса. Патент США 300 827, 1884 год.

В 1890 году Эдвардом Паркхерстом из Воберна, штат Массачусетс, изобретен двигатель с высоким крутящим моментом и низким числом оборотов в минуту. Двигатель был встроен в колесо.

Преимущества мотор-колеса раскрыты в 1896 году в патенте француза Чарльза Терикома. Это стало значимой вехой в истории развития интереса к этому типу моторов.

Фердинанд Порше с 1897 года в участвовал в разработке электрического мото-колеса (были мотор-колеса и на двигателях внутреннего сгорания, но это не наша тема). Опытный образец электромобиля получился удачным. Машина была компактной, быстрой — она могла передвигаться с неплохой для конца XIX века скоростью 40 километров в час, — но при этом тяжёлой. Значительную часть веса машины составляли ёмкие свинцовые аккумуляторные батареи. Их запас хода был невелик — от одной зарядки автомобиль мог проехать около часа. Самодвижущийся экипаж, получивший название Lohner-Porsche, имел два электромотора мощностью две с половиной лошадиных сил каждый. Механическая трансмиссия отсутствовала, а электромоторы располагались в ступицах передних колёс.

Машина не была чисто электромобилем, в ней стоял небольшой бензиновый двигатель, вращающий генератор. Генератор вырабатывал ток, который подзаряжал аккумулятор, а тот в свою очередь питал силовые электродвигатели. Таким образом это была первая демонстрация гибридной силовой установки, состоящей из двигателя внутреннего сгорания, аккумуляторов и электродвигателей. Это изобретение получило Гран-при Парижской всемирной выставки 1900 года. Фердинанд Порше считал этот проект до конца нереализованным. В последующие годы 300 Lohner Porsches были сделаны и проданы состоятельным покупателям.

Первые в истории электровелосипеды с мотор-колесами

С 1890 сразу несколькими патентами была защищена конструкция электрического привода, устанавливаемого на велосипеде. С этого момента началось история электробайков. Так, патент США 1895 года Огдена Болтона описывает электровелосипед с питанием от батареи с мотор-втулкой, установленной на заднем колесе. Не было никаких передач, и двигатель мог потреблять до 100 ампер (A) от 10-вольтовой батареи.

Два года спустя, в 1897 году, Осия У. Либби из Бостона изобрел электрический велосипед (патент США № 596272) приводимый в движение «двойным электродвигателем». В конце 1990-х годов эта модель была заново изобретена или имитирована и использована в электровелосипедах Giant Lafree.

В начале XX века история с использованием мотор-колес подзаглохла. Рост мощности бензинового двигателя превысил мощность мотор-колес, что компенсировало любые потери в трансмиссии. В результате автомобили перешли на бензиновые двигатели с трансмиссией.

В конце XX века с появлением относительно дешевых, емких и легких литий-ионных аккумуляторов мотор-колеса стали активно использоваться для электрификации велосипедов и мотоциклов.

Современная история мотор-колеса

Эволюция инженерной мысли в приложении к мотор-колесам завершилась в начале XXI века, после того, как китайские производители наладили массовое производство относительно дешевых электромоторов. Насколько я понимаю, пропал смысл, что-то изобретать в этой области. Рынок стабилизировался, всех все устраивает. Изобрести что-то более эффективное и при этом столь же простое и дешевое в изготовлении может и можно, но кто будет платить за внедрение в производство? Так что в ближайшие годы никакой технической революции в этой области не предвидится.

На современные электровелосипеды и электросамокаты устанавливают бесщеточные двигатели постоянного тока (BLDC). Они не используют щетки для изменения направления тока, протекающего к двигателю, как это делали старые электромоторы. Щетки делали двигатели менее эффективными и имели тенденцию со временем изнашиваться.

Как работает современный бесщеточный двигатель отлично проиллюстрировано в видеоролике:

Текст: Дмитрий Константинов