轮毂电机的结构和特点分析

热度:Loading...   日期:15-07-28, 09:19 AM   来源:   

轮毂电机技术又称为车轮内装式电机技术,是一种将电机、传动系统和制动系统融为一体的轮毂装置技术。从各种驱动技术的特点和发展趋势来看,采用轮毂电机技术是电动汽车的最终驱动形式。轮毂电机可采用永磁无刷、直流无刷、开关磁阻等电机类型。由于电机处于车轮轮毂内,受体积限制,要求电机为扁形结构,即电机短而粗。

轮毂电机的结构

轮毂电机驱动系统根据电机的转子形式主要分成两种结构形式:内转子式和外转子式。内转子式轮毂电机采用高速内转子电机,配备固定传动比的减速器,电机的转速通常高达10000r/min。外转子式轮毂电机则采用低速外转子电机,无减速装置,电机的外转子与车轮的轮辋固定或者集成在一起,车轮的转速与电机相同,电机的最高转速在10001500r/min之间,如图所示。

内转子式的轮毂电机具有比功率较高、质量轻、体积小、噪声小、成本低等优点。其缺点是必须采用减速装置,使效率降低,非簧载质量增大,电机的最高转速受到线圈损耗、摩擦损耗以及变速机构的承受能力等因素的限制。外转子式轮毂电机的优点是结构简单、轴向尺寸小,能在很宽的速度范围内控制转矩,且响应速度快,没有减速机构,因而效率高。其缺点是要获得较大的转矩,必须增大电机的体积和质量,因而其成本高。这两种结构在目前的电动汽车中都有应用,但是随着紧凑的行星齿轮变速机构的出现,高速内转子式驱动系统在功率密度方面比低速外转子式更具竞争力。

电动汽车图片 

外转子式轮毂电机的结构示意

轮毂电机技术的特点

轮毂电机技术的优点如下:

(1)更方便的底盘布置,更灵活的供电系统

由于采用了电动轮驱动的形式,汽车底盘的布置将更加灵活,省去了机械传动系统之后,使得汽车车厢具有更大的空间,底盘的设计也就具有更大的通用性。同时,电动汽车的电源供电系统也更加灵活,无论是采用燃料电池、超级电容、蓄电池,或者是它们的组合形式,都将更加灵活而不受限制,动力传动形式也由原来的机械硬连接变为只需要电缆进行供电的软连接形式。

(2)更好的汽车底盘主动控制性能

在采用轮毂电机驱动形式的电动汽车中,汽车的电动轮是可以独立控制的,汽车底盘的主动控制通过对驱动电机的控制实现。电机的控制响应快、精度高,并且每个驱动轮由各自的控制器控制,可以实现底盘主动控制的功能,如果能在四轮中均采用轮毂电机,可以实现最理想的控制效果。

(3)最优的驱动力分配

由于驱动轮(2个或者4个)的驱动力是可以单独调节的,所以通过分析各轮的转矩利用效率,可选择最经济的驱动方式。

轮毂电机技术的不足之处在于:

轮毂电机增大了非簧载质量,这会对整车的操控产生一定的不利影响。

②虽然电子制动可以实现能量回收,但是其制动能力有限,所以仍需要有液压制动系统。

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