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轮毂电机驱动国内外研究现状

时间:2022-01-08 17:14来源:毕业论文
按照所用电机类型轮毂电机驱动又可以细分为外转子电机驱动和内转子电机驱动。外转子电机具有低转速范围高转矩特性,通常由电机外转子直接驱动车轮,无需匹配减速器,有被称为

按照所用电机类型轮毂电机驱动又可以细分为外转子电机驱动和内转子电机驱动。外转子电机具有低转速范围高转矩特性,通常由电机外转子直接驱动车轮,无需匹配减速器,有被称为直接驱动。直驱型电动机的优势在于省却了减速器,结构更加简单,利于悬架布置;劣势在于需要大转矩工况下电流过大,电池和永磁体容易损坏。76823

内转子电机具有高转速范围低转矩特性,需要配合一个减速器,由减速器输出驱动车轮转动,也称作减速驱动。减速驱动使用的电机体积小、重量轻、比功率大、效率高,经过减速器减速增矩后转矩大且平稳。可是,通常使用的齿轮减速器寿命较短并易产生较大的噪声[3]。

米其林公司、普利司通公司、法国TM4公司、Protean Electric公司和德国的舍弗勒集团都是国际知名的轮毂电机研发和制造企业[4]。

舍弗勒公司在2013年汉诺威工业博览会上展示了第二代E-Wheel Drive轮毂电机技术,如图1。2所示,该技术把电机、电子控制器、制动和冷却系统都布置在轮辋内,第二代轮毂电机重量为53kg,输出转矩700N•m,平均输出功率33kW,最大功率可达40kW。目前舍弗勒集团已经与福特公司合作,改造了一辆福特嘉年华对该技术进行了试验[5]。论文网

Protean公司生产的轮毂电机重量约31千克,最大功率可达到81千瓦,最大输出转矩为800牛米,同时还可回收85%的制动动能[6]。Protean轮毂电机采用外转子形式,物理结构上采用一体化封装,增强了轮毂电机的耐久性。目前Protean公司已与多家汽车厂商合作开发了多款样车,如奔驰E级的Brabus混合动力及纯电动轿车,广汽传祺电动车,Vauxhall Vivaro厢式货车等[7]。

德国莱茵金属公司(Rheinmatall Landsystem Gmbh)公司研发出一款混合动力战车,属于该公司Gefas(Geschütztes Fahrzeug System)系统,该战车有4×4驱动、6×6驱动和8×8驱动三种结构形式,配备一410 kW的四缸柴油发动机,一发电机和数个轮毂电动机,柴油发动机带动发电机进行发电来驱动轮毂电机,这样的好处是即使柴油发动机发生故障停止工作,战车还能运动一段距离[8]。

国内有一些专家学者也在从事轮毂电机的研究工作。罗虹、谢丹、马英研发出一种外转子直驱型电动轮,不用另外增加质量块,直接将电机质量作为吸振器质量,如此一来整个电机就成为簧上负载[9]。殷德军提出一种主要适用于分布式驱动车辆的集成动力系统,包括减速器、电机和制动器,其中电机输出接减速器输入,制动器与电机同轴,也位于减速器的输出端,如此一来可以高效地实现对分布式驱动车辆的动力总成控制[10]。谢丹完成了一种针对城市工况电动汽车用的外转子直驱型轮毂电机的结构设计,确定了各基础部件在车轮内的连接方案和电机的散热方案[26]。陈遵友设计了一款内转子直驱式轮毂电机,但未考虑冷却系统和制动系统[27]。

虽然轮毂电机已经开始在汽车上应用,但是轮毂电机驱动要在车辆上广泛应用还面临以下三个主要问题:

1)增加了非簧载质量

轮毂电机与轮辋固态联接,这样其就成为簧下负载导致车辆的非簧载质量显著增加,降低了车辆的行驶平顺性和行驶安全性。尤其在复杂路面上形式的车辆,更应该减小车辆的非簧载质量。

2)不利于悬架、制动系统布置

采用盘式制动的车辆轮辋内可布置电机的空间有限,再考虑悬架的布置条件,轮毂电机驱动系统在轴向和径向都受到很大限制。

3)密封散热困难

车辆在行驶过程中难免会经历雨雪风尘天气,这要求轮毂电机有很高的密封性;驱动电机、制动器均布置在轮辋之中,轮辋空间狭小,部件集中,不利于电机和制动器散热。 轮毂电机驱动国内外研究现状:http://www.youerw.com/yanjiu/lunwen_88190.html

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