
图示:典型内转子结构的轮毂电机驱动系统结构示意图
轮毂电机技术又称车轮内装电机技术,,,,,它的最大特点就是将动力、传动和造动装置都整合到轮毂内,,,,,因而将电动车辆的机械部门大大简化。。。。。。轮毂电机技术并非新滋事物,,,,,早在1900年,,,,,就已经造作出了前轮设备轮毂电机的电动汽车,,,,,在20世纪70年代,,,,,这一技术在矿山运输车等领域得到利用。。。。。。而对于乘用车所用的轮毂电机,,,,,日系厂商对于此项技术研发发展较早,,,,,目前处于当先职位,,,,,蕴含通用、丰田在内的国际汽车巨头也都对该技术有所涉足。。。。。。
轮毂电机驱动系统凭据电机的转子型式重要分成两种结构型式:内转子式和表转子式。。。。。。其中表转子式选取低速表转子电机,,,,,电机的最高转速在1000-1500r/min,,,,,无减速装置,,,,,车轮的转速与电机一样;;;;;而内转子式则选取高速内转子电机,,,,,建设固定传动比的减速器,,,,,为获得较高的功率密度,,,,,电机的转速可高达10000r/min。。。。。。随着更为紧凑的行星齿轮减速器的出现,,,,,内转子式轮毂电机在功率密度方面比低速表转子式更具竞争力。。。。。。
01按电机类型分类
目前利用于电动轮毂电机重要有四大类,,,,,即永磁电机(PM)、异步电机(IM)、开关磁阻电机(SRM)和横向磁通电机(TFM)。。。。。。这其中,,,,,永磁电机的利用最为普遍,,,,,而横向磁通电机则是一类极具竞争力的低速大扭矩新型电机。。。。。。
1、 异步电机
异步电机在4类电机中发展汗青最为悠久。。。。。。电机的设计、造作以及节造都相对成熟,,,,,拥有结构单一、造作容易、成本低、靠得住性高、节造技术成熟蹬着点,,,,,受到欧美国度的青睐。。。。。。但是异步电机弊端是效能不高,,,,,出格是在低速时,,,,,功率密度较幼。。。。。。异步电机是一个强耦合、多变量、非线性的系统,,,,,需选取矢量节造和直接转矩等节造伎俩,,,,,节造成本较高。。。。。。
2、 永磁无刷电动机
永磁无刷电动机可分为由方波驱动和由正弦波两种。。。。。。与其他电机相比,,,,,永磁无刷电机拥有功率密度高、效能高、体积幼、结构单一、输出转矩大、可控性好、靠得住性高、噪声低等一系列利益,,,,,在电动车领域颇受青睐。。。。。。日本绝大无数电动汽车选取永磁无刷电机驱动系统。。。。。。当然,,,,,永磁无刷电动机也存在一些弊端。。。。。。首先是受到永磁资料的限度,,,,,目前最大功率也只有几十个千瓦。。。。。。其次,,,,,永磁转子的励磁无法调节,,,,,导致电机调速难题,,,,,调速领域不宽。。。。。。
3、 开关磁阻电动机
开关磁阻电机是近20年才发展起来的一种新型调速电机,,,,,拥有单一靠得住、可在较宽转速和转速领域内高效运杏注四象限运杏注响应速度快和成本较低蹬着点。。。。。。但是其弊端也好多:转矩存在较大颠簸、振动大、噪声大;;;;;系统非线性,,,,,建模难题,,,,,节造成本高,,,,,功率密度低,,,,,等等。。。。。。
4、 横向磁场电机
横向磁场电机最早是由德国驰名电机专家H.Weh于上个世纪80年代末提出,,,,,并将之使用到电力舰船和电动汽车上。。。。。。与其他电机相比,,,,,横向磁场电机的有点极度凸起:电路和磁路解耦,,,,,设计自由度大大提高;高转矩密度,,,,,约莫是尺度工业用异步电机的5~10倍,,,,,且出格适合利用于要求低速、大转矩等场所;绕组型式单一,,,,,不存在传统电机的端部,,,,,绕组利用率高;各相间相互独立;效能高;;;;;节造电路与永磁无刷电动机一样,,,,,可控性好。。。。。。目前国表已成功开发了很多电动汽车用横向磁场电机,,,,,国内也在积极发展先关钻延祝。。。。。当然横向磁场电机也存在不少弊端:永磁体数量多,,,,,用量大,,,,,结构复杂,,,,,工艺要求高,,,,,成本高,,,,,漏磁严沉,,,,,功率因数低,,,,,自定位转矩较大,,,,,等等。。。。。。

图示:各类电机机能对比
标注:摘录自《国内表轮毂电机利用概况和发展趋向》——诸文强、辜承林
02按结构大局分类
从主磁通畅经蹊径看,,,,,它席卷了径向磁场(radial)、轴向磁场(axial)、横向磁通(transverse)全数三种根基大局。。。。。。从运动方式看,,,,,亦有内转子、表转子和双转子之分。。。。。。其中,,,,,双转子结构最有新意。。。。。。内转子自动,,,,,表转子从动,,,,,二者通过一组行星齿轮传递动力,,,,,实现反向旋转,,,,,使磁场切割导体的速度为内、表转子速度之和。。。。。。显然,,,,,这种速度迭加以及机械联动的奇妙组合,,,,,既给电机设计带来了张驰空间,,,,,釉祓到了缓释负载扰动、平抑冲击负荷、有效;;;;;さ绯氐淖饔谩。。。。。
03按驱动方式分类
直接驱动时,,,,,电机多选取表转子结构,,,,,即转子直接带头轮毂旋转,,,,,因而转速较低。。。。。。与此相对应,,,,,间接驱动时,,,,,电机则多为内转子结构,,,,,转速较高,,,,,通过行星轮加齿环机构实现减速,,,,,带头轮毂旋转,,,,,因而也称之为减速驱动。。。。。。
04按旋转速度分类
轮毂电机还有高速和低速之分,,,,,但对应的转速领域并没有明确的界定,,,,,视利用对象分歧而分歧。。。。。。通常,,,,,仅当驱动方式确定之后,,,,,高、低速领域的界定才拥有相对正确的寓意,,,,,即直接驱动通常对应于低速电机(体积大,,,,,耗材多,,,,,功率密度幼,,,,,噪声低),,,,,而间接驱动则多对应于高速电机(体积幼,,,,,耗材少,,,,,功率密度大,,,,,噪声高)。。。。。。
01轮毂电机利用优势
(一) 省略大量传动部件,,,,,让车辆结构更单一
对于传统车辆来说,,,,,离合器、变速器、传动轴、差速器甚至分动器都是必不成少的,,,,,而这些部件不只沉量不轻、让车辆的结构更为复杂,,,,,同时也存在必要定期守护和故障率的问题。。。。。。但是轮毂电机就很好地解决了这个问题。。。。。。除开结构更为单一之表,,,,,选取轮毂电机驱动的车辆能够获得更好的空间利用率,,,,,同时传动效能也要逾越不少。。。。。。
(二) 可实现多种复杂的驱动方式
由于轮毂电机具备单个车轮独立驱动的个性,,,,,因而无论是先驱、后驱还是四驱大局,,,,,它都能够比力轻松地实现,,,,,全时四驱在轮毂电机驱动的车辆上实显祓来极度容易。。。。。。同时轮毂电机能够通过左右车轮的分歧转速甚至回转实现类似履带式车辆的差动转向,,,,,大大减幼车辆的转弯半径,,,,,在特殊情况下险些能够实现原地转向(不外此时对车辆转向机构和轮胎的磨损较大),,,,,对于特种车辆很有价值。。。。。。
(三) 便于选取多种新能源车技术

图示:电动汽车驱动系统图例
新能源车型不少都选取电驱动,,,,,因而轮毂电机驱动也就派上了大用场。。。。。。无论是纯电动还是燃料电池电动车,,,,,抑或是增程电动车,,,,,都能够用轮毂电机作为重要驱动力;即就是对于混合动力车型,,,,,也能够选取轮毂电机作为起步或者急加快时的助力,,,,,可谓是一机多用。。。。。。同时,,,,,新能源车的好多技术,,,,,好比造动能量回收(即再生造动)也能够很轻松地在轮毂电机驱动车型上得以实现。。。。。。
02轮毂电机利用弊端
(一) 、 增大簧下质量和轮毂的动弹惯量,,,,,对车辆的操控有所影响
对于通常民用车辆来说,,,,,时时用一些相对轻质的资料好比铝合金来造作悬挂的部件,,,,,以减轻簧下质量,,,,,提升悬挂的响应速度。。。。。?????5锹朱钡缁蘸媒洗蠓鹊卦龃罅嘶上轮柿,,,,,同时也增长了轮毂的动弹惯量,,,,,这对于车辆的操控机能是不利的。。。。。。不外思考到电动车型大多限于代步而非钻营动力机能,,,,,这一点尚不是最大缺点。。。。。。
(二) 、 电造动机能有限,,,,,维持造动系统运行必要亏损不少电能
此刻的传统动力商用车已经有不少设备了利用涡流造动道理(也即电阻造动)的辅助减速设备,,,,,好比好多卡车所用的电动缓速器。。。。。。而由于能源的关系,,,,,电动车选取电造动也是首选,,,,,不外对于轮毂电机驱动的车辆,,,,,由于轮毂电机系统的电造动容量较幼,,,,,不能满足整车造动机能的要求,,,,,都必要附加机械造动系统,,,,,但是对于通常电动乘用车,,,,,没有了传统内燃机带头的真空泵,,,,,就必要电动真空泵来提供刹车助力,,,,,但也就意味了有着更大的能量亏损,,,,,即就是再生造动能回收一些能量,,,,,若是要确保造动系统的效力,,,,,造动系统亏损的能量也是影响电动车续航里程的沉要成分之一。。。。。。
此表,,,,,轮毂电机工作的环境恶劣,,,,,面对水、尘埃等多方面影响,,,,,在密封方面也有较高要求,,,,,同时在设计上也必要为轮毂电机单独思考散热问题。。。。。。