16 mayo, 2025

¿Podemos por favor sacar los motores EV de los automóviles?

En los automóviles eléctricos del siglo XIX, era igual de probable que se utilizasen motores internos como motores en las ruedas. El famoso Ferdinand Porsche compitió con un vehículo eléctrico con motor en las ruedas en Viena, Austria, en 1897, y Lohner y otros construyeron versiones de producción desde 1900 hasta 1920. Porsche empleó un sistema de tracción directa que eliminaba la fricción de una tracción por cadena o engranajes, pero sus motores también carecían de la multiplicación de par que ofrecen estos sistemas de tracción. Por lo tanto, el cobre y el hierro necesarios para generar un par suficiente para acelerar sus pesadas baterías resultaban en motores de 320 libras.

Ese peso sin amortiguar degrada seriamente la calidad de la conducción y el manejo dinámico del vehículo, mientras que añade un coste considerable. Los motores en las ruedas experimentan mucho más choque, vibración y riesgo de contaminación. Como resultado, pocos vehículos eléctricos han utilizado motores en las ruedas desde entonces. Sin embargo, los recientes avances indican que el concepto está listo para un renacimiento, como la inversión de 30 millones de dólares que BMW acaba de hacer en el proveedor de motores en las ruedas DeepDrive.

La innovación de Orbis: un motor montado en el eje

En 2018, Orbis Wheels demostró un motor montado en el eje que resolvía el problema de multiplicación de par de Porsche al impulsar un engranaje de piñón que giraba un engranaje de anillo en la rueda. Probamos el vehículo de prueba de concepto de Orbis, un Honda Civic Type R con dos motores de bicicleta eléctrica de 50 hp/70 lb-ft impulsando las ruedas traseras. Redujeron el tiempo de 0 a 60 en 1.7 segundos. Al emplear también una pequeña pinza de freno que se acopla al interior de un rotor de mayor diámetro y más delgado montado en la rueda, el ahorro de peso en el sistema de frenos compensa efectivamente el peso sin amortiguar del motor.

Esta configuración resultó ser extremadamente ruidosa y frágil, pero la constante innovación y desarrollo la ha refinado lo suficiente como para que ahora esté atrayendo el interés de la producción OEM y del mercado de accesorios.

Innovación número 1 de Orbis: Motor de flujo axial sintonizable y modular

Los motores de «estilo panqueque» de flujo axial colocan un rotor de imán permanente en forma de disco entre los discos del estator. La versión de Orbis es sintonizable de dos maneras: para la configuración más fuerte y delgada posible, se especifica un solo rotor equipado con imanes de tierras raras. Las aplicaciones con un poco más de profundidad pero menos presupuesto pueden equipar un segundo rotor y utilizar imanes de ferrita nacionales. Orbis puede afinar la salida mezclando imanes de tierras raras y de ferrita en los rotores. La reducción de los materiales de tierras raras reduce los costes y los problemas de suministro, reduce el calor generado, mejora la eficiencia y permite que los motores se manejen mejor con el «debilitamiento de campo» a velocidades más altas (la fuerza del campo del estator cae, reduciendo el par mientras se mantiene la potencia constante). Esto permite que un diseño básico entregue entre 184 y 738 lb-ft.

Innovación número 2 de Orbis: Multiplicación de par planetario

Esas cifras suenan impresionantes en nuestro marco de referencia de salida del eje del motor, pero los motores EV de hoy en día alimentan una transmisión de reducción que multiplica el par, generalmente en una proporción de 8:1. Orbis logra la multiplicación del par en el cubo de la rueda utilizando un simple engranaje de reducción planetario que se ajusta aproximadamente al espacio que de otro modo consumiría la junta constante de velocidad de un semieje y proporciona una multiplicación que varía de 2.50:1 a 5.25:1.

Tres variables importantes

Los OEM que buscan llevar un PHEV asequible al mercado pueden electrificar un eje no impulsado con dos motores de 184 lb-ft sin imanes de tierras raras capaces de entregar entre 922 y 1,936 lb-ft al eje, dependiendo de la relación de transmisión. Cambiar a imanes de tierras raras o agregar un segundo par de rotores duplica esos números; hacer ambos los duplica de nuevo. Por lo tanto, estos dos pequeños motores de cubo de rueda pueden simular un solo motor interno que funciona con una relación de engranajes de 8:1 que produce entre 115 y 968 lb-ft.