輪轂廠家——輪轂電機的概念及驅動形式

發布日期:2021-11-30 作者: 點擊:

輪轂電機的概念及驅動形式

1、輪轂電機的驅動技術要求

考慮到電動汽車運行工況的復雜性,并結合輪轂電機驅動方式的特點,對輪轂電機的技術要求主要包括:

(1)由于汽車自重和輪轂空間有限,要求輪轂電機具有較高的轉矩密度;

(2)為滿足汽車的快速起動、加速、爬坡和頻繁起停等要求,輪轂電機應具有非常寬的調速范圍和較強的抗過載能力,且在較寬的轉速、轉矩工作區域內能保持較高的效率;

(3)輪轂電機應能承受高溫、低溫、劇烈振動和多變天氣的影響,在各種惡劣環境下能夠正常工作;

(4)在多種復雜行駛工況下,輪轂電機應具有較強的抗干擾能力和較高的控制精度。

2、輪轂電機的結構型式

輪轂電機驅動系統根據電機的轉子型式主要分成兩種結構型式:內轉子式和外轉子式。其中外轉子式采用低速外轉子電機,電機的高轉速在1000-1500r/min,無減速裝置,車輪的轉速與電機相同。內轉子式則采用高速內轉子電機,配備固定傳動比的減速器,為獲得較高的功率密度,電機的轉速可高達15000r/min。隨著更為緊湊的行星齒輪減速器的出現,內轉子式輪轂電機在功率密度方面比低速外轉子式更具競爭力。內轉子輪轂電機轉矩小、轉速高,需配備減速器方可驅動車輪。



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(1)外轉子輪轂電機

外轉子輪轂電機可以用在商用車上,也可以用在乘用車上。外轉子電機由于轉速低、轉矩大,通常都不需要減速機構,電機的外轉子直接與輪轂機械連接。外轉子輪轂電機的優缺點如下:

優點:取消機械減速機構,結構更加緊湊,減少傳動鏈條,降低故障率,傳遞效率更高;能在較寬的速度范圍內控制扭矩,并且響應速度快。

缺點:在起步、頂風、加速或爬坡等需要承載大扭矩的情況時,電機需要大電流,容易損壞電池和永磁體,電機效率峰值區域小,負載電流超過一定值后效率下降很快;電機的體積和質量均偏大,成本高。

外轉子輪轂電機雖然節省了半軸和減速機構等部分,但是巨大的體量是其無法規避的弱項,尤其在沒有減速器的情況下,要獲得足夠大的扭矩,就須把轉速降下來,就是低速大扭矩。在恒定扭矩下,功率和轉速成正比,轉速上不去,功率密度就無法提高,進而導致體積較大,重量偏大。

(2)內轉子輪轂電機

內轉子輪轂電機的高轉速為15000r/min。為了滿足車輪實際轉速的要求,需要與減速裝置配合使用,來達到減速增扭的目的。內轉子輪轂電機對電機要求不高,但是由于引入了減速機構,使輪轂電機結構變得復雜,并增加了汽車非簧載質量。內轉子輪轂電機的優缺點如下:

優點:電機運行在高轉速下,具有較高的比功率和效率,重量輕,體積小、成本低,通過齒輪增力后,扭矩大、爬坡性能好,能保證在汽車低速運行時獲得較大的平穩轉矩。

缺點:采用減速機構效率低,非簧載質量大,電機高轉速受到線圈損耗、摩擦損耗以及變速機構的承載能力等因素的限制;難以實現液態潤滑,齒輪磨損較快、使用壽命短,不易散熱,噪聲偏大。

由于內轉子輪轂電機需要集成減速器,對于乘用車前輪來說,狹小的空間內需要布置電機、減速器、制動器、轉向系統等等,故內轉子輪轂電機較少見于乘用車應用。



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3、輪轂電機的驅動形式

(1)減速驅動

電機一般在高速下運行,而且對電機的其他性能沒有特殊要求,因此可選用普通的內轉子電機。減速機構放置在電機和車輪之間,起減速和增加轉矩的作用。減速驅動的優點是:電機運行在高轉速下,具有較高的比功率和效率,重量輕,體積小、成本低,通過齒輪增力后,扭矩大、爬坡性能好,能保證在汽車低速運行時獲得較大的平穩轉矩。缺點是:采用減速機構效率低,非簧載質量大,電機高轉速受到線圈損耗、摩擦損耗以及變速機構的承載能力等因素的限制;難以實現液態潤滑,齒輪磨損較快、使用壽命短,不易散熱,噪聲偏大。減速驅動方式適用于丘陵或山區,以及要求過載能力較大等場合。

(2)直接驅動

電機多采用外轉子結構形式,電機的外轉子直接與輪轂機械連接,電機轉速較低,一般在1500rpm左右,省去了減速機構,驅動系統重量輕。為了使汽車能順利起步,要求電機在低速時能提供大的轉矩。直接驅動的優點是:由于沒有減速機構,使得整個驅動輪的結構更加緊湊,軸向尺寸也較前一種驅動形式小,傳遞效率更高。其缺點是:在起步、頂風或爬坡等需要承載大扭矩的情況時需要大電流,很容易損壞電池和永磁體,電機效率峰值區域小,負載電流超過一定值后效率下降很快。此方式適用于平路或負載較輕的場合。


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