轮毂电机
安装在轮毂里的电机
轮毂电机(又叫电动轮)是将动力、传动以及制动装置全部整合在轮毂内的电机。轮毂电机省去了离合器、变速器、传动轴、差速器等大量机械部件,使车辆结构大为简化,车辆噪声极低,整车质量减轻。
轮毂电机驱动系统布置非常灵活,在同样功率需求的情况下可采用多电动轮驱动的形式,将功率分配给多个电动机从而降低电气和机械传动部件的要求。轮毂电机驱动只需通过控制系统控制电机就可以完成对车轮驱动力的控制,电动机转矩响应快,使用全轮驱动和驱动轮单独控制的措施,可以最大限度地利用地面的附着能力,同时还可以提高车辆的离地间隙,从而提高越野车辆的通过性能。轮毂电机驱动便于采用线控四轮转向技术,有效减小转向半径,甚至实现零半径转向,提高转向性能。另外,轮毂电机驱动系统可实现再生制动功能,提高能源利用效率,有效提高汽车的续航里程。但轮毂电机的采用必将增加非簧载质量,进而影响车辆运行的平稳性和可操纵性,另外由于轮毂电机工作环境极其恶劣,需要经受震动、涉水、高温等极端工况的考验,所以对技术水平和生产工艺都提出了近乎严苛的要求。由于以上特点,轮毂电机被视为电动汽车的最终驱动方式,也是现阶段电动汽车研究的热点和难点之一。[1]
注意事项
轮毂电机的工作原理是永磁同步电机,轮边电机、轮毂电机”是指电机安装在车辆的位置不同的电机而言。
优缺点
轮毂电机的优点:
优点1:省略大量传动部件,让车辆结构更简单
优点2: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特性,因此无论是前驱、后驱还是四驱形式,它都可以比较轻松地实现,全时四驱在轮毂电机驱动的车辆上实现起来非常容易。
轮毂电机的缺点:
1,虽然整车质量大大下降,但是簧下质量大大提高了,将对整车的操控、舒适性和悬挂的可靠性带来巨大影响。
2,成本问题,高转化效率、轻量化的四轮轮毂电机成本居高不下。
3,可靠性问题,将精密的电机放到轮毂上,长期剧烈上下振动和恶劣的工作环境(水、尘)带来的故障问题,也要考虑轮毂部分是车祸中很容易受损的部位,维修成本高。
4,制动热量与能耗问题,电机本身就在发热,由于簧下质量增加,制动压力更大,发热也更大,如此集中的发热对制动性能要求高。
种类
电机
由于效率太低,车用有刷电机被逐步淘汰。
传感器
有的电动自行车必须踩一下才能行驶,因为里面没有传感器。它直接测量电机反电动势而知道转子的位置,进行换相。启动前想知道转子和定子的相对位置必须使用传感器。
齿轮
为了防止磁钢退磁而减小启动电流的电机必须使用减速齿轮来提高启动效率。磁钢材料改进后,就不一定要齿轮。
离合机构
使用轮毂电机的电动自行车无电骑行会有电磁阻力,使用离合机构可减小电磁阻力。也可以使用离合机构来调节齿轮转速比。朱幕松的磁力手动齿轮离合高速无刷轮毂电机利用电机磁力复位实现齿轮手动啮合。
高速和低速
磁力手动齿轮离合高速无刷轮毂电机重量轻,低速无刷轮毂电机 结构简单 噪音低 功率大。
其他
电动汽车轮毂驱动电机等。
工作原理
轮毂电动轮的核心是轮毂电机,轮毂电机的工作原理与集中式驱动电机基本相同,但结构较为特殊。其主要功能是:根据汽车工况和负载要求,由电子控制器提供控制信号,通过功率变换器分配给每个轮毂电机所需的电压和电流,以调节各电机的运行状态,实现能量变换,即将汽车动力源所提供的电能转换为机械能,或者将电动轮上的动能反馈到储能元件中或将机械能转换为电能进行电磁制动。
无刷电机启动前想知道转子和定子的相对位置必须使用传感器。无感电机直接测量电机反电动势而知道转子的位置,由控制器驱动功率管进行换相。虽然存储器能记录定子和转子的相对位置,但对于极缓慢的转动 系统将无法理解电机绕组反电动势的波形。电机达到一定转速时由于受惯性限制波峰波谷都代表一定的角度,刹车时就关闭电机。所以使用磁传感器的轮毂电机是主流。轮毂电机原理图红色磁钢转子处在死角位置,要靠蓝色磁钢转子上方的绕组通电,走出死角。图2所示电机就没有死角,只要知道转子的位置,就知道怎样驱动功率管。
图1图2所示电机看上去象是把直线电机卷了起来,绕组通电 好比是用食物引诱着驴子(磁钢)不停地跑,却总保持着一段距离,它功率较大,比较重 结构简单 噪音低。磁力手动齿轮离合高速无刷轮毂电机 利用三个大而薄的2模钢齿轮减速来得到所需动力。需要滑行时 由偏心离合手柄拉动轴心离合传动的轴、活塞及拉钩,使电机齿轮外转子端盖位移,电机齿轮与传动齿轮分离。不要滑行时利用电机磁力复位实现齿轮手动啮合,其离合机构简单,省去超越离合器。
散热
为了防止电机把热量传给轮胎,两者间必须有一定距离,有的用钢丝来隔离。
参考资料
新能源电动汽车用轮毂电机关键技术综述.华中科技大学“能量转换系统研究组”.2024-03-06
目录
概述
注意事项
优缺点
种类
电机
传感器
齿轮
离合机构
高速和低速
其他
工作原理
散热
参考资料