轮毂电机的原理与结构(轮毂电机结构图)

随着新能源汽车市场的扩大,越来越多的汽车制造商投身于电动机的研发,目前最主流的电机就是安置于传统汽车前置内燃机的位置或者后轴之上,布局与传统汽车无异,但在许多概念电动车上,我们会看到轮毂电机这个词,它被安装在车轮的轮毂上并直接驱动车轮,作为新的研究方向,虽然已经有很多厂家在致力于此,但我们仍然没有看到大规模装备,那么轮毂电机和传统电机有何区别,又有何优缺点,今天我们选车侦探就来详细分析。

轮毂电机的原理与结构(轮毂电机结构图)

1、轮毂电机的原理

以异步轮毂电动机为例,其主要由定子、转子和附加件组成,定子铁心一般由带绝缘层的硅钢片制成,用于放置定子绕组,定子绕组以相同的角度分布在圆心上,也就是各自呈120度角,绕组上的线圈按一定规律缠绕,定子绕组流过电流产生旋转磁场。此时旋转磁场与转子导体有相对切割运动,根据电磁感应原理,转子导体产生感应电动势并产生感应电流,转子导体在磁场中受到电磁力作用,形成电磁转矩,驱动转子旋转。通俗来讲,就是将电流的电能转换为机械能的过程,相信不少人小时候都玩过四驱车,而驱动四驱车的马达就是一个小电机,只不过里面的两块磁铁是永磁,而交流电机是需要用电来产生磁场,相对内燃机,电机其实更加简单易控。
轮毂电机的原理与结构(轮毂电机结构图)

轮毂电机结构图

轮毂电机的原理与结构(轮毂电机结构图)

轮毂电机的原理其实与传统电机没有区别,只是在结构上更为经凑,这意味着线圈更少,磁场不如传统位置布置的电机强劲,因此输出功率都比较小。此外,轮毂电机有内旋转电机和外旋转电机两种,其中外旋转电机的转子位于定子内部,就像传统电机一样。而外旋电机的转子位于定子外面,围绕定子旋转。轮毂电机将动力装置、传动装置和制动装置都整合到了轮毂内,因此电动车的机械部分大幅简化。

轮毂电机的原理与结构(轮毂电机结构图)

轮毂电机的原理与结构(轮毂电机结构图)

2、轮毂电机相对传统电机有何优缺点?

就像上面所说,由于轮毂的直径和轮胎的宽度有限,因此轮毂电机的最大体积不如传统电机,输出功率也很难达到标准,因此目前许多轮毂电机只在两轮骑行电动车上使用。相比传统电机,轮毂电机其实有许多非常显著的优点,首先这种设计没有传输损失,因为没有传动杆从发动机到车轮,所以效率非常高。此外,轮毂电机可以通过左右车轮的不同转速反转,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,在特殊情况下几乎可以实现原地转向,也就是常说的坦克转弯。在装载空间上,轮毂电机车辆也占有优势,前后都可以拥有宽大的行李箱。

那有这么多优点,为何现实中很难看到,除了动力因素,还有成本也是制约发展的一环,由于轮毂内还需要集成刹车系统,集成难度相比传统电机更高,而刹车系统的散热也是非常重要的一环,虽然电机不需要过多的空气来散热,但是会占用大部分的体积,让散热难度增加,存在刹车安全隐患。

其次,寿命方面也要比放置在车辆中间的传统电机更贵,在机舱内的电机会有多重的保护层,也不会出现风吹日晒的现象,而路面上的石子与灰尘也不会对电机造成影响,轮毂电机由于暴露在外,因此使用寿命短,经常需要维修保养,这都是轮毂电机急需解决的问题。

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