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 | 11863 次浏览 | 分享到:

簧下质量的解决方案

从电机角度簧下质量问题有两条解决路线。逻辑很简单,一条就是减小电机的重量,采用的利用轻量化材料和高功率密度技术。另外一条路线是将簧下质量转移到簧上。我重点关注后一条技术路线。

要实现簧下到簧上的重量转移,最直接的办法就是另外设置一个弹性支撑,将定子和转子的重量由弹性来支撑。已经出现橡胶衬套、弹簧阻尼、万向节结构三种方案。其工作的机理都一样,如下图所示,在原有的(k2 c2 )弹性阻尼系统之外另设了一路(k3、c3)弹性阻尼系统,形成了一个传递旁路。

橡胶垫支撑方案

弹簧阻尼支撑方案

万向节支撑方案

质量转移带来的效果是非常明显的,通过优化设计,可以降低接地力的波动,和车体的垂直加速度。部分频段性能甚至优于集中驱动的汽车,如下图所示:

电机散热的解决方案

如何更高效率的散热一直是电机设计的关键问题。对于轮毂电机则更加突出。一般为了降低成本,轮毂电机采用风冷较多。因此问题就细化为,如何提高风冷的散热能力。一般可分为优化现有冷却结构,和采用新型散热系统两种路线。

优化现有结构,一种方法就加大散热筋的面积,提高散热功率。

另外一种方法是优化散热筋的布置方向,将其方向调整到和风速同向,也能略微改善散热效果。

局部优化带来的效果有限,如果要在冷却功率上有质的改善,需要采用新型冷却系统。下面介绍一种热管冷却技术。

UQM的电机采用了一种热管冷却技术铜质热管轴向深入电机机壳,快速的把热量从定子导出到特殊设计的散热筋,此处通风情况良好。对于一款13.7kw的电机,在无强迫冷源的技术下,峰值散热功率为1.3 kW。如果施加强迫冷源(风冷)峰值散热功率可以达3.7kw 。

实践下来这种热管冷却技术,确实可以大幅度降低电机温度。在自然冷却的情况下,定子的温度降低到65℃,转子的温度降低到52℃。如果采用强迫风冷,温度还能进一步降低。

磁钢退磁的解决方案

轮毂电机一般是表贴式转子结构,磁钢直接面对气隙磁场,容易退磁。要改善这个问题,需要借鉴集中式电机的发展道路。就是由表贴式过渡为内插式转子结构,由单层结构,过渡为双层结构。磁钢埋入铁芯后,铁芯能起到对退磁磁场旁路的作用,不让永磁体直接面对退磁磁场。

下面是一台80kw的外转子轮毂电机,其磁极结构采用的是SPOKE结构,磁钢切向布置,抗退磁能力高于表贴式结构。