Navmotor

En Raleigh SC30 ombygd til elsykkel ved ettermontering av navmotor

En navmotor er en elektrisk motor montert i navet på et hjul, og kan ha direktedrift eller planetgir, samt regenerativ bremsing og elektrisk motorstyring. Sammenlignet med konvensjonelle motorer kan de erstatte drivverk med drivakslinger, girkasser og konvensjonelle bremser.

De brukes på mange elsykler og motorsykler, og har også blitt brukt på enkelte busser. Mindre navmotorer er veldig vanlige i industrien, for eksempel i drivhjul for samlebånd.

Navmotorer har også blitt utviklet for biler og har blitt demonstrert på mange konseptbiler. Den første produksjonsbilen med navmotor er MW Motors Luka EV som kom i 2010-årene og har 50 kW effekt (4×12.5 kW) og firehjulsdrift. Navmotorer har blitt foreslått som tiltak for å hybridisere biler med forbrenningsmotor for å øke effisiensen og senke drivstofforbruk for kjøretøy, siden fossile biler særlig er ineffisiente ved start og stans.

Motortyper

Navmotorer kan utformes på flere måter, og det er tre vanlige konfigurasjoner:

• En børsteløs aksialfluksmotor (genererer fluks parallelt med rotasjonsaksen) har typisk statorviklingene klemt mellom to skiver med magneter, og anses som den minst praktiske typen

De to andre konfigurasjonene er begge radialfluksdesign (genererer fluks vinkelrett med rotasjonsaksen) med motormagneter festet til rotoren:

• Innerrotor, en børsteløs radialfluksmotor hvor rotoren er inni statoren (likt som i en konvensjonell elmotor)
• Ytterrotor, en børsteløs radialfluksmotor hvor rotoren er utenfor statoren, hvilket kan gi økt dreiemoment

Navmotorer i fortsatt i utvikling, og ingen konfigurasjon har blitt standard.

Dreiemoment og behov for gir

Elektriske motorer har størst dreiemoment ved oppstart, hvilket gjør dem ideelle for kjøretøy ettersom de også trenger mest dreiemoment ved start fra stillestående. Siden elmotorer har maksimalt dreiemoment idet den begynner å rotere trengs heller ikke flere gir. Det kan imidlertd være nødvendig med et reduksjonsgir, selv om noen motorer kan brukes med direktedrift.

Bruk på sykler

Navmotorer er stadig vanligere på elektriske sykler og elektriske scootere i enkelte deler av verden, særlig Asia.

Bruk på biler

I likhet med konvensjonelle elbiler med en motor per hjul kan navmotorer i biler muliggjøre individuell hjuldrift, og derav datastyrt individuell justering av bremsebalanse, blokkeringsfrie bremser og antiskrens.

Lohner–Porsche brukte navmotorer og var den første bensin-elektriske hybridbilen

• 
  Citroën C-Métisse, en konseptbil med navmotor fra 2006
• 
  Konsept-elbilen PML Mini QED fra 2006 med en motor i hvert hjul. PML laget også en elektrifisert Ford F-150 pickup i 2008.
• 
  MAZ-7907, en sovjetisk prototyp mobil rakettrampe med én elmotor i hvert hjul

Ufjæret masse

På kjøretøy med hjuloppheng er den største ulempen med navmotorer økt ufjæret masse. Økt ufjæret masse kan gi dårligere kjøreegenskaper og går ut over demperne sin evne til å absorbere støt. For kjøretøy med demping er det derfor et viktig designmål å redusere hjulets vekt, for eksempel ved å redusere massen til elmotoren i navet. Nyvinninger i elektrisk motorteknologi for å redusere stålmengden har vært å bruke et kjerneløst design med Litz-spiralviklinger for å redusere virvelstrømtap.

En annen måte å redusere hjulets masse kan være å erstatte frittstående bremser med en navmotor av samme masse og bruke denne som regenerativ brems, hvilket gjør at den ufjærede massen i praksis ikke økes. Regenerativ bremsing kan gi en bil som kan bremse inntil 1 g (som er bedre enn de fleste produksjonsbiler som kan bremse inntil 0.8 g). Et eksempel er navmotoren Michelin ActiveWheel først ble brukt på konseptbilen Heuliez Will, og hadde en ufjæret masse på 35 kg på forakslingen. Dette kommer gunstug ut sammenlignet Renault Clio som har 38 kg ufjæret masse på forakslingen.

Forskning fra Protean Electric og Lotus har funnet at de fleste negative effektene av økt ufjæret masse kunne elimineres ved å legge til mer demping, og at evnen til å utnytte dreiemomentvektorering faktisk forbedrer bilens kjøreegenskaper såpass mye at den samlede effekten var positiv.

Se også

• Direktedrevet mekanisme
• Individuell hjuldrift
• Navstyring