輪轂電機驅動技術

隨着經濟社會的不斷髮展，人們的生活水平得到逐步提升，對環境的要求也越來越高。汽車排放的尾氣一直被認爲是環境污染的重要來源，因此使得能源與環保問題長期成爲了汽車領域發展的瓶頸，其對汽車領域的發展也具有一定的制約作用。世界各國的汽車公司以及政府都在積極推進和研究新能源汽車的發展，明確了新能源汽車的範圍是純電動汽車、燃料電池車以及插電式混合動力車等。在新能源汽車領域，輪轂電機是汽車的核心組成部件，在新能源汽車領域起着舉足輕重的作用，下文將簡要對輪轂電機驅動技術進行簡要介紹。

1、輪轂電機驅動技術概述

縱觀世界新能源汽車的發展，歐洲、美國以及日本等發達國家在新能源汽車領域已經形成了較爲完善的汽車產業鏈，歐盟計劃在2020年生產新能源汽車數量超過五百萬輛，同時已經下撥14.3億歐元用來支持新能源汽車的研發；此外，日本計劃在2020年將新能源汽車的佔比提升至50%；我國工信部在《節能與新能源汽車產業發展規劃》中指出到2020年我國的新純電動車以及PHEV的市場份額爲500萬輛，汽車的電動化是大勢所趨，其核心部件電機作爲主要的驅動方式在新能源汽車的發展過程中發揮着重要的作用。

目前在汽車行業普遍採用的電機爲輪轂電機，如圖1所示爲輪轂式電機的外觀圖。輪轂電機安裝在空間相對較小的輪轂中，使電機系統受磁場飽和、路面激勵以及負載等因素的影響較爲明顯，因此可以嚴格控制輪轂汽車的性能。和傳統的集中式汽車相比較，採用輪轂式電機驅動的汽車具有底盤結構簡化、驅動佈置靈活、行駛穩定性高以及傳動效率高等優點，輪轂汽車的電機驅動大大簡化了其底盤結構，節省了車內的空間，從而增大了車間利用率，整體車的佈置較爲靈活且質量分佈設計自由度較高。對於輪轂電機而言，其技術要求主要爲輪轂電機需要有較高的轉矩密度，同時爲了滿足汽車的快速啓動以及加速等動作，輪轂電機需要有較寬的抗過載能力，同時在此範圍內還需保持較高的頻率，輪轂電機還需具備在各種惡劣天氣下運行的能力，在惡劣環境下還需保持較高的精度。

2、輪轂電機驅動形式

2.1 內轉子輪轂電機

按照輪轂電機的不同驅動形式，可以分爲內轉子輪轂電機和外轉子輪轂電機兩大類，其中內轉子輪轂電機的最高轉速爲1500r/min。內轉子對於電機的要求並不高，由於內轉子電機引入了減速機構，使得輪轂電機的結構變得複雜從而增加了汽車的非簧載能力，在學術界日本對於內轉子輪轂電機的研究較深，日本的重點大學慶應義塾大學與多家汽車公司一起合作開發出ECO，採用內轉子輪轂電機。

2.2 外轉子輪轂電機

外轉子輪轂電機和內轉子輪轂電機不同，外轉子輪轂電機作爲直接驅動車輪的電機無需配備減速裝置，外轉子輪轂電機的轉速最高爲2000r/min。和內轉子輪轂電機相比，外轉子輪轂電機的結構更爲緊湊，軸向尺寸更小，而且傳動效率更高。

3、輪轂電機驅動系統在電動汽車上的應用

電動汽車的驅動方案主要有傳統的集中電機驅動以及輪轂電機驅動兩種方式，其中傳統的集中電機驅動方式主要以內燃氣汽車爲基礎，採用集中電機驅動系統替代原有的內燃機和變速器之間的連接，但是傳統的集中電機驅動僅僅是對相關零部件以及系統進行替換，對車身的空間以及結構等沒有進行改變，集中電機驅動是將內燃機汽車改造成純電汽車最快速且簡便的方式，但是其只適合小批量生產且適合於控制成本的基礎上進行更新的一種模式。輪轂電機驅動是將電機設計安裝在車輪的輪轂之中，大大簡化了車身空間，簡化了很多傳統集中式電機驅動的機械動力裝置，提升了車身的利用空間。

輪轂電機驅動技術的研究是未來新能源汽車驅動體系研究的重要方向，對於促進新能源汽車領域的發展以及環保領域的發展有着重要的作用。但是由於技術的迭代更新較快，輪轂電機還有很多需要解決的技術難題，同時國內的輪轂電機技術的發展和國外相比還有較大的進步空間，如果未來想要大規模量化生產輪轂電機需要突破很多技術難題，只有在技術上取得成就與進步，才能使輪轂電機在國內外市場上取得更爲廣闊的發展與應用。