车用轮毂电机的概念性认知
来源:电机产品技术前哨(核动力蜗牛) | 作者:chinacaw1 | 发布时间: 2018-05-31 | 11730 次浏览 | 分享到:

近两年来轮毂电机驱动技术在EV领域开始发酵,有的企业已经动手干起来了 (亚太、泰德), 更多的企业还在观望。它的概念是什么?它的前景如何?问题又在哪里? 相信是大家普遍关注的热点。在同样的兴趣驱动下,我在电机层面作了调研。将一些概念作了系统性的架构,这样能够避免大家认知的碎片化和片面性,为以后深入打一个基础。

在知识爆炸时代,信息多,时间少,知识质量也良莠不齐。庄子说:“吾生也有涯,而知也无涯”。如何提高学习的有效性?是我们这一代人共同面临的问题。我尝试的路线是体系化:将片段知识架构成知识晶体,小晶体又构建大晶体。但知易行难,每篇文章都是由知到行的实践,与所有学习爱好者共勉。

什么是轮毂电机

一般而言安装在轮辋中的电机叫轮毂电机,英文叫In-Wheel Motor。但轮毂电机最近出现衍生出很多形式。很难明确界定哪一种电机是标准的轮毂电机了。

从电机的种类分,轮毂电机有轴向磁场型(盘式电机)和径向磁场电机(普通电机)。前者的转矩密度较高,结构更紧凑,但成本也较高,制造难度大。

在普通电机中,早期的轮毂电机基本以外转子为主,现在内转子的结构出现也越来越多。

外转子的电机结构气隙体积大,转矩密度大,适合做成扁平状,一般用在采用直驱型结构。而内转子的电机相对细长,一般发挥它的转速优势,采用减速器减速后,再驱动轮毂。前者走的是高转矩密度的路线,后者走的是高功率密度的路线。前者结构简单,但经济性不如后者。

直驱和非直驱是完全两条不同的技术路线,直驱的电机转矩很大,转速很低,一般乘用车最高转速不超过2000rpm,商用车不超过1000rpm。而非直驱的电机,为了发挥功率密度优势,降低电机成本,补偿减速器成本,一般会把转速做得很高,比如NTN公司把电机转速提到了15000rpm。

另一方面,从产品形态来看,有些轮毂电机是带刹车系统的,而有的电机是无刹车的。带刹车代表了由单电机往驱动系统的路线上发展的趋势, 对集成度和完善度的提高,说明了产品应用的越发成熟。

集成度的提高,还体现在驱动器和电机的集成上。早期的产品驱动器是外置的,而现在的驱动器内置于电机内部的产品越来越多。

上图是Protean公司提供的80kw外转子轮毂电机,整个电机由8个子电机构成,每个子电机内置驱动模块。这样和外界电气接口大幅度简化。不但如此,这种电机是高冗余度电机,一两个子电机损坏不影响车辆安全运行。