轮毂电机技能并非新生事物,早在1900年,保时捷就首先制造出了前轮装备轮毂电机的电动汽车,在20世纪70年代,这一技能在矿山运输车等领域得到运用。而对付乘用车所用的轮毂电机,日系厂商对付此项技能研发开展较早,目前处于领先地位,包括通用、丰田在内的国际汽车巨子也都对该技能有所涉足。目前海内也有自主品牌汽车厂商开始研发此项技能,在2011年上海车展展出的瑞麒X1增程电动车就采取了轮毂电机技能。
本文通过大略易懂的图解办法来进一步阐述轮毂电机技能。
轮毂电机驱动系统根据电机的转子型式紧张分成两种构造型式:内转子式和外转子式。个中外转子式采取低速外转子电机,电机的最高转速在1000-1500r/min,无减速装置,车轮的转速与电机相同;而内转子式则采取高速内转子电机,配备固定传动比的减速器,为得到较高的功率密度,电机的转速可高达10000r/min。随着更为紧凑的行星齿轮减速器的涌现,内转子式轮毂电机在功率密度方面比低速外转子式更具竞争力。
轮毂电机的种类
有刷电机和无刷电机,由于效率太低,车用有刷电机被逐步淘汰。
有传感器和无传感器,有的电动自行车必须踩一下才能行驶,由于里面没有传感器。它直接丈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利用传感器。
有齿轮和无齿轮,为了防止磁钢退磁而减小启动电流的电机必须利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。
有离合机构和无离合机构,利用轮毂电机的电动自行车无电骑行会有电磁阻力,利用离合机构可减小电磁阻力。也可以利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 构造大略 噪音低 功率大 。 其他 电动汽车轮毂驱动电机等。
轮毂电机的布局
轮毂电机的事理
无刷电机启动前想知道转子和定子的相对位置必须利用传感器。无感电机直接丈量电机反电动势而知道转子的位置,由掌握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,但对付极缓慢的迁徙改变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定波峰波谷都代表一定的角度,刹车时就关闭电机。以是利用磁传感器的轮毂电机是主流。轮毂电机事理图赤色磁钢转子处在去世角位置,要靠蓝色磁钢转子上方的绕组通电,走出去世角。图2所示电机就没有去世角,只要知道转子的位置,就知道若何驱动功率管。
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 好比是用食品领导着驴子(磁钢)一直地跑,却总保持着一段间隔,它功率较大,比较重,构造大略,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。须要滑行时由偏幸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,其离合机构大略,省去超越离合器。
散热,为了防止电机把热量传给轮胎,两者间必须有一定间隔,有的用钢丝来隔离。
轮毂电机的优点
省略大量传动部件,让车辆构造更大略
运用轮毂电机可以大大简化车辆的构造,传统的离合器、变速箱、传动轴将不复存在。这也意味着节省出更多的空间。
对付传统车辆来说,离合器、变速器、传动轴、差速器乃至分动器都是必不可少的,而这些部件不但重量不轻、让车辆的构造更为繁芜,同时也存在须要定期掩护和故障率的问题。但是轮毂电机就很好地办理了这个问题。除了却构更为大略之外,采取轮毂电机驱动的车辆可以得到更好的空间利用率,同时传动效率也要赶过不少。 可实现多种繁芜的驱动办法,由于每个轮胎都是单独驱动的,非常随意马虎实现四驱形式。运用轮毂电机技能乃至可以实现两侧车轮反转来达到原地转向的目的。此外,对付一些特种车辆,如车轮数量超多的“蜈蚣车”来说,轮毂电机也是非常好的办理办法。
由于轮毂电机具备单个车轮独立驱动的特性,因此无论是先驱、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随意马虎。同时轮毂电机可以通过旁边车轮的不同转速乃至反转实现类似履带式车辆的差动转向,大大减小车辆的转弯半径,在分外情形下险些可以实现原地转向(不过此时对车辆转向机构和轮胎的磨损较大),对付特种车辆很有代价。
便于采取多种新能源车技能,新能源车型不少都采取电驱动,因此轮毂电机驱动也就派上了大用场。无论是纯电动还是燃料电池电动车,抑或是增程电动车,都可以用轮毂电机作为紧张驱动力;即便是对付稠浊动力车型,也可以采取轮毂电机作为起步或者急加速时的助力,可谓是一机多用。同时,新能源车的很多技能,比如制动能量回收(即再生制动)也可以很轻松地在轮毂电机驱动车型上得以实现。
轮毂电机的缺陷
增大簧下质量和轮毂的迁徙改变惯量,对车辆的操控有所影响 轮毂电机要安装在轮圈内,这使得车辆的簧下质量增加不利于操控。还以Protean公司生产的轮毂电机来看,单个电机的质量为30kg。
对付普通民用车辆来说,常常用一些相对轻质的材料比如铝合金来制作悬挂的部件,以减轻簧下质量,提升悬挂的相应速率。可是轮毂电机恰好较大幅度地增大了簧下质量,同时也增加了轮毂的迁徙改变惯量,这对付车辆的操控性能是不利的。不过考虑到电动车型大多限于代步而非追求动力性能,这一点尚不是最大毛病。
电制念头能有限,坚持制动系统运行须要花费不少电能 电涡流制动容量不高,在重型车上须要合营机器制动系统共同事情。对付电动车而言,要达到更高的制动效果则须要耗费更高的能量,在一定程度上影响了续航里程。
现在的传统动力商用车已经有不少装备了利用涡流制动事理(即电阻制动)的赞助减速设备,比如很多卡车所用的电动缓速器。而由于能源的关系,电动车采取电制动也是首选,不过对付轮毂电机驱动的车辆,由于轮毂电机系统的电制动容量较小,不能知足整车制念头能的哀求,都须要附加机器制动系统,但是对付普通电动乘用车,没有了传统内燃机带动的真空泵,就须要电动真空泵来供应刹车助力,但也就意味了有着更大的能量花费,即便是再生制动能回收一些能量,如果要确保制动系统的效能,制动系统花费的能量也是影响电动车续航里程的主要成分之一。
此外,轮毂电机事情的环境恶劣,面临水、灰尘等多方面影响,在密封方面也有较高哀求,同时在设计上也须要为轮毂电机单独考虑散热问题。
总结
轮毂电机这项技能确实有着很好的上风,不仅能节省大量空间,还能提升传动效率,是新能源车发展的一个很好的方向。但是目前来看这项技能还存在许多问题,比如车轮事情环境过于繁芜、耐久性不好担保、还有高速的震撼、噪音以及制动和悬架的优化等等,这些都是工程师们须要一步步办理的。(来源:汽车维修)