輪轂電機驅動的結構形式,發展瓶頸

2020-12-06 太兆智控TeraControls

現在汽車的驅動方式也在發生改變,傳統的驅動方式是通過發動機帶動傳送軸進行運動。現在已經誕生了輪轂電機驅動方式,在輪轂中安裝電機,直接帶動汽車運行。今天小編就詳細介紹下「輪轂電機驅動的結構形式,發展瓶頸」。

一、輪轂電機驅動的結構形式

1、輪轂電機動力系統通常由電動機、減速機構、制動器與散熱系統等組成。輪轂電機動力系統根據電機的轉子型式主要分成兩種結構型式:內轉子型和外轉子型。如圖所示為兩種型式輪轂電機的結構簡圖。通常,外轉子型採用低速外傳子電機,電機的最高轉速在1000-1500r/min左右,無任何減速裝置,電機的外傳子與車輪的輪輞固定或者集成在一起,車輪的轉速與電機相同。內轉子型則採用高速內轉子電機,同時裝備固定傳動比的減速器。為了獲得較高的功率密度,電機的轉速通常高達10000r/min.減速結構通常採用傳動比在10:1左右的行星齒輪減速裝置,車輪的轉速在在1000r/min左右。

2、高速內轉子的輪轂電機具有較高的比功率,質量輕,體積小,效率高,噪聲小,成本低;缺點是必須採用減速裝置,使效率降低,非簧載質量增大,電機的最高轉速受線圈損耗、摩擦損耗以及變速機構的承受能力等因素的限制。低速外轉子電機結構簡單、軸向尺寸小,比功率高,能在很寬的速度範圍內控制轉矩,且響應速度快,外轉子直接和車輪相連,沒有減速機構,因此效率高;缺點是如要獲得較大的轉矩,必須增大發動機體積和質量,因而成本高,加速時效率低,噪聲大。圖所示為兩種結構形式的輪轂電機。這兩種結構在目前的電動車中都有應用,但是隨著緊湊的行星齒輪變速機構的出現,高速內轉子式驅動系統在功率密度方面比低速外轉子式更具競爭力。

3、輪轂電機動力系統由於電機電制動容量較小,不能滿足整車制動效能的要求,通常需要附加機械制動系統。輪轂電機系統中的制動器可以根據結構採用鼓式或者盤式制動器。由於電動機電制動容量的存在,往往可以使制動器的設計容量可以適當減小。大多數的輪轂電機系統採用風冷方式進行冷卻,也有採用水冷和油冷的方式對電機、制動器等的發熱部件進行散熱降溫,但結構比較複雜。

二、輪轂電機發展的瓶頸

1、成本高,分布式驅動小批量生產的成本大概是集中式驅動的150%,若達到生產規模化,分布式成本大約是集中式驅動的120%.

2、輪轂電機集成化造成了簧載質量的減少、非簧載質量的增加,導致隔離震動性能下降,影響車輛行駛下的平穩性、舒適性、安全性。

3、輪轂電機散熱冷卻問題有待考驗,極其惡劣的工作環境對輪轂電機的密封防水、抗腐蝕、冷卻散熱都是非常大的挑戰。當車輛行駛在大負荷低速爬長坡工況下,由於輪轂空間受限緣故,容易出現冷卻不足的現象。

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