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轮毂电机技术的设计要求详解

时间:2021-05-13 15:18:20 点击:1462 次 来源:洛阳合能电气有限公司
  现在新能源汽车发展的是如火如荼,其中一项关键技术就是轮毂电机技术,即将各种传动系统等各种系统全部整合在轮毂里,是一种新型电机,其这种类型的电机在新能源汽车中也得到了很好的应用与发展。但这种电机又优点也有缺点,如省略大量传动部件,让车辆结构更简单等,缺点是不利于对车辆的操控等。所以这就对轮毂电机的设计提出了一定的要求,今天合能小编就来为大家分析下轮毂电机技术的设计要求有哪些,下面一起来看看吧。
  

  一、较大的启动转矩

  
  电动汽车启动时需要较大的转矩,因此轮毂电机技术在设计时要求有较大的启动转矩。车载的动力源产生转矩驱动车轮转动,使地面与车轮的接触面上产生一个摩擦力,这个摩擦力正是驱动汽车向前行驶的外力。如果不考虑空气阻力和坡度阻力,那么汽车在刚起步时,所要克服的力只有滚动阻力和加速阻力,如果启动转矩的数值小于滚动阻力的大小,汽车将无法获得加速度,也就无法由静止状态变为行驶状态,如果这个转矩不足够大,那么汽车在启动时所获得的加速度也不会很大,其加速性能会很差,因此通常要求动力源,即轮毂电机能够在启动时提供较大的转矩。
  

  二、较宽的调速范围

  
  汽车行驶时所遇到的工况多种多样。要保证汽车能够在较宽的速度范围内运行,那么轮毂电机必须具有较宽的调速范围,这一点与优化在额定工作点的工业驱动电动机是大不相同的。因此用于电动汽车上的电动机是不能直接用工业驱动电动机代替,必须进行全新的设计,要能够满足频繁的启动和停止、加速和减速的要求,除了保证低速或爬坡时具有较高的转矩、高速时的低转矩外,还要具有较宽的调速范围。
  

  三、较高的比功率

  
  比功率是指输出功率和质量的比值,也就是单位质量所能输出的功率。轮毂电机是非簧载质量,其大小会对汽车的平顺性产生影响。如果所设计的电动轮功率是一定的,那么比功率大的电动轮质量相对要小。即比功率大的电动轮在保证了动力性要求的情况下,不仅减轻了整车的质量,还提高了整车的平顺性。因此,较高的比功率是轮毂电机技术设计的一个重要目标与要求。
  

  四、制动再生能量回收

  
  制动再生能量是新能源电动汽车特有的。轮毂电机是将电能转换成动能的机电装置,但同时也可以是将动能转换为电能的装置。在汽车减速制动时,将电动机切换成发电机模式,产生制动力矩使汽车减速,同时产生电能,可以储存到蓄电池中。再生制动将汽车的动能回收变为电能,减少了能量的浪费,既增加了电动汽车的续驶里程,又提高了机械制动器的使用寿命。所以,在轮毂电机设计的时,要求应该使其具有可再生发电的能力。
  开关磁阻外转子轮毂电机

  五、驾驶区间有较高的效率

  
  效率是评价任何有能量传递的系统能量利用率的指标,是系统功率输出值和输入值的比。传统的内燃机汽车从能量的输入到输出要经过发动机、离合器、变速箱、传动轴、主减速器、差速器等众多机械传动机构,能量在这些机械传动机构中的损失相当大,因此效率相当低。而轮毂电机则不然,其机械传动机构较少甚至没有,由机械传动结构造成的能量损失较少,但电动机上的能量损失却相当大,主要是以热能形式损失。在电动轮的设计时,不仅要使电动轮在某一工况下的效率较高,还要使其在典型的驾驶区间内总能保持较高的效率,一般而言应该保证至少大于80%。通常,具有机械减速器的减速驱动型电动轮的效率在80%到90%之间,而直接驱动型电动轮的效率大都可以超过90%。
  

  六、较好的环境适应性

  
  轮毂电机的工作环境相当恶劣,汽车在不平道路上行驶时,车轮上下颠簸,振动直接传给了电机,这就要求电动机具有抗振的能力。防沙防水是电动轮设计中必须考虑的,如果沙尘进入轮毂电机或减速器内,必定会影响轮子的正常工作,同样,雨天路面积水较多,汽车行驶在这种路面时,会溅起水花,如果水进入了电动轮内也会影响正常工作。因此,设计电动轮时除了考虑防振,还必须考虑密封问题,以防止沙尘和水进入。
  
  轮毂电机是机电一体化结构,电器部分主要是电动机和功率电子器件,机械部分主要是减速器,对环境的温度有一定的要求。电动机对温度的要求却只有上限而无下限,电动机也是发热设备,一旦温度太高,将会使一些绝缘材料老化,造成电机烧毁,但是几乎所有的用电设备都不怕寒冷,反而是越冷性能越好。因此,要对电动轮中的电动机做好冷却工作。但是机械部分如果使用了润滑油飞溅润滑,就必须控制好环境温度,不能太低也不能太高,否则润滑油粘度太大而无法飞溅,,或者其粘度大大降低使润滑效果变差。
  

  七、运行安全可靠

  
  对任何装置都要求其运行安全可靠,这是保证生命财产安全的基本要求,轮毂电机也不例外。电动轮是高度集成的机电一体化装置,机械部件和电器部件都在一起工作,相互之间或多或少会有影响,在设计时,尽可能把这种影响减小才能使轮毂电机的运行稳定。如果一个轮毂电机中的电机转速失去了控制,转速过高或过低都会导致汽车偏向某一边,导致交通事故。因此,电动轮的设计中必须有故障检测装置,一旦出现故障,不仅可以报警,而且能够在短时间内采取应急措施避免事故发生。所以,轮毂电机技术的设计要求必须保证安全性和可靠性。
  

  八、维护保养简单

  
  轮毂电机经常性的维护主要有两项,其一是更换轮胎,其二是更换制动瓦片,在结构设计时应该保证便于更换轮胎和制动瓦片。如果是减速驱动型轮毂电机,或者采用冷却液进行冷却的电动轮,那么在结构上还要使润滑油和冷却液便于更换。简言之,轮毂电机的结构设计应该要求使其维护保养简单。
  
  综上,轮毂电机技术的设计要求应满足具有较大的启动转矩;具有较宽的调速范围;具有较高的比功率;具有制动再生能量回收功能;在典型的驾驶区间具有较高的效率;具有较好的环境适应性等。如果需要高性能的轮毂电机,欢迎联系合能电气详询~
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