輪轂電機的結構形式與主要分類

　　什么是輪轂電機呢？顧名思義就是把電機做到了輪轂里面，直接驅動車輪。輪轂電機技術又稱車輪內裝電機技術，它的最大特點就是將動力、傳動和制動裝置都整合到輪轂內，因此將電動車輛的機械部分大大簡化。輪轂電機技術并非新生事物，早在1900年，就已經制造出了前輪裝備輪轂電機的電動汽車，在20世紀70年代，這一技術在礦山運輸車等領域得到應用。而對于乘用車所用的輪轂電機，日系廠商對于此項技術研發開展較早，目前處于領先地位，包括通用、豐田在內的國際汽車巨頭也都對該技術有所涉足。

　　輪轂電機的結構形式

　　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，外轉子型采用低速外傳子電機，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。內轉子型則采用高速內轉子電機，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。減速結構通常采用傳動比在10：1左右的行星齒輪減速裝置，車輪的轉速在在1000r/min左右。

　
內轉子型

　　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；缺點是必須采用減速裝置，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，能在很寬的速度范圍內控制轉矩，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。

外轉子型

　　輪轂電機動力系統由于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采用鼓式或者盤式制動器。由于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采用風冷方式進行冷卻，也有采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，但結構比較復雜。

　　電機磁場的類型分類

　　輪轂電機系統的驅動電機按照電機磁場的類型分為徑向磁場和軸向磁場兩種類型。對比如下：

　?。?）軸向磁通電機的結構更利于熱量散發，并且它的定子可以不需要鐵心；

　?。?）徑向磁通電機定轉子之間受力比較均衡，磁路由硅鋼片疊壓得到，技術更簡單成熟。

　　輪轂電機的電機類型分為永磁、感應、開關磁阻式。其特點如下：

　?。?）感應（異步）電機結構簡單、堅固耐用、成本低廉、運行可靠，轉矩脈動小，噪聲低，不需要位置傳感器，轉速極限高；缺點是驅動電路復雜，成本高，相對永磁電機而言，異步電機效率和功率密度偏低；

　?。?）無刷永磁同步電機可采用圓柱形徑向磁場結構或盤式軸向磁場結構，具有較高的功率密度和效率以及寬廣的調速范圍，發展前景十分廣闊，已在國內外多種電動車輛中獲得應用；

　?。?）開關磁阻式電機具有結構簡單，制造成本低廉，轉速/轉矩特性好等特點，適用于電動汽車驅動；缺點是設計和控制非常困難和精細，運行噪聲大。