什么是輪轂電機技術(圖解)

輪轂技術又稱內置于車輪的電機技術，其特點是將動力、傳動和制動裝置集成在輪轂中，因此電動汽車的機械部分大大簡化。

中央技術并不是一個新事物。早在1900年，保時捷就首次制造出前輪裝有輪轂電機的電動汽車。在20世紀（查成交價|參配|優惠政策）70年代，這項技術被應用于礦山運輸車輛領域。至于乘用車使用的輪轂電機，日本廠商開發這一技術較早，目前處于領先地位，包括通用、豐田在內的國際汽車巨頭也涉及這一技術。目前國內也有自主品牌汽車廠商開始研發這項技術。2011年上海車展，瑞麒X1（查成交價|參配|優惠政策）的增程式電動車采用了輪轂電機技術。

根據電機的轉子類型，輪轂驅動系統可分為內轉子式和外轉子式兩種。其中外轉子式采用低速外轉子電機，最高轉速1000-1500r/min，無減速器，輪速與電機相同；內轉子型采用高速內轉子電機，帶固定傳動比的減速器。為了獲得更高的功率密度，電機的轉速可以高達10000轉/分。隨著更緊湊的行星齒輪減速器的出現，內轉子輪轂電機在功率密度上比低速外轉子電機更具競爭力。

運動型

無刷電機和無刷電機

由于效率低，汽車有刷電機已被淘汰。

有和沒有傳感器。

有些電動自行車要踩著跑，因為里面沒有傳感器。它直接測量電機的反電動勢，知道轉子的位置，進行換相。啟動前，必須使用傳感器了解轉子和定子的相對位置。

有齒輪和無齒輪

為了防止磁鋼退磁，降低啟動電流，電機必須使用減速齒輪來提高啟動效率。磁鋼材質改進后，不使用齒輪。

有和沒有離合機構。

可變磁阻輪轂電機帶輪轂電機的電動自行車在無電騎行時會產生電磁阻力，離合機構可以降低電磁阻力。離合器機構也可以用來調節傳動比。朱慕松的磁性手動離合高速無刷輪轂電機，利用電機的磁性復位實現手動掛檔。

高速和低速

手動離合高速無刷輪轂電機重量輕，低速無刷輪轂電機結構簡單，噪音低，功率大。

其他的

電動車輪轂驅動電機等。

馬達輪轂的結構

電機輪轂原理

在啟動無刷電機之前，必須使用傳感器來了解轉子和定子的相對位置。通過直接測量感應電機的反電動勢得知轉子的位置，控制器驅動功率管換向。雖然存儲器可以記錄定子和轉子的相對位置，但是對于一個非常慢的旋轉系統，它無法理解電機繞組反電動勢的波形。當電機達到一定速度時，由于慣性的限制，波峰和波谷都代表一定的角度。制動時，電機關閉。所以采用磁傳感器的輪轂電機是主流。電機輪轂示意圖紅色磁鋼轉子處于死角位置，由藍色磁鋼轉子上方的繞組通電，走出死角。圖2所示的電機沒有死角。只要知道轉子的位置，就知道如何驅動功率管。

圖2所示的電機看起來像一個被卷起的線性電機。給繞組通電就像引誘一頭驢(磁鋼)帶著食物跑，但始終保持一定的距離。它比重力結構具有更高的功率和更低的噪音。手動擋離合高速無刷輪轂電機采用三個大而薄的2模鋼齒輪減速以獲得所需動力。滑動時，偏心離合手柄拉動軸向離合變速器的軸、活塞和回縮器，使電機齒輪的外轉子端蓋移位，電機齒輪與變速器齒輪分離。不想滑行的時候，可以利用電機的磁力復位來實現齒輪的手動嚙合。其離合機構簡單，省去了超越離合器。

散熱

為了防止

輪轂電機的應用可以大大提高

對于傳統汽車來說，離合器、變速器、傳動軸、差速器甚至分動箱都是必不可少的。這些部件不僅重量輕，使車輛的結構更加復雜，而且還存在定期維護和故障率的問題。不過輪轂電機很好的解決了這個問題。輪轂電機驅動的車輛除了結構更簡單外，還能獲得更好的空間利用率和更高的傳動效率。

它可以實現多種復雜的驅動模式。

因為每個輪胎獨立驅動，所以很容易實現四驅。輪轂電機技術的應用，甚至可以使兩側車輪反向，達到原地轉向的目的。另外，對于一些特殊的車輛，比如車輪數量較多的“蜈蚣車”，輪轂電機也是一個非常好的解決方案。

由于輪內電機是單輪獨立驅動，所以無論是前驅、后驅還是四驅都可以輕松實現。輪轂電機驅動的車輛，很容易實現全時四驅。同時，輪轂電機通過左右輪不同速度甚至反向轉動，可以實現類似履帶車的差速轉向，大大減小了車輛的轉彎半徑，在特殊情況下幾乎可以實現原地轉向(但此時車輛的轉向機構和輪胎磨損較大)，對于特種車輛來說非常有價值。

便于采用各種新能源汽車技術。

很多新能源汽車都是電力驅動，所以輪轂電機驅動大有用武之地。無論是純電動汽車、燃料電池電動汽車還是增程式電動汽車，都可以使用輪轂電機作為主要驅動力；即使是混合動力汽車，在起步或急加速時，輪轂電機也可以作為助力器，可謂一機多用。同時，新能源汽車的很多技術，比如制動能量回收(即再生制動)，也可以很容易地在輪轂電機驅動汽車上實現。

電機輪轂的缺點

增加輪轂的簧下重量和慣性矩會影響車輛的操控性。

電機需要安裝在輪輞內，增加了車輛的簧下重量，不利于操控。根據Protean公司生產的輪轂電機，單個電機質量為30kg。

對于普通民用車輛來說，往往采用一些相對較輕的材料，如鋁合金來制作懸架部件，以減輕簧下重量，提高懸架的響應速度。而輪轂電機恰恰大大增加了輪轂的簧下重量和轉動慣量，對車輛的操控性能不利。但考慮到大部分電動車僅限于步行而非追求動力性能，這還不是最大的缺陷。

電制動的性能是有限的，保持制動系統運行需要大量的電力。

在重型車輛中，渦流制動能力不高，因此需要與機械制動系統配合工作。對于電動車來說，需要更多的能量才能達到更高的制動效果，這在一定程度上影響了續航里程。

現在很多傳統動力商用車都配備了利用渦流制動原理(即電阻制動)的輔助減速裝置，比如很多貨車使用的電動緩速器。因為能源，電制動也是電動車的首選。對于輪內電機驅動的車輛，由于輪內電機系統的電制動能力較小，不能滿足整車的制動性能要求，因此需要額外的機械制動系統。但對于普通電動乘用車來說，沒有傳統內燃機驅動的真空泵，需要電動真空泵提供制動輔助，但也意味著更大的能耗。甚至再生制動也能回收一些能量。如果要保證制動系統的效率，制動系統會更有效。

另外，輪轂電機的工作環境比較惡劣，受水和灰塵的影響，對密封的要求比較高。同時，輪轂電機的散熱也要在設計中單獨考慮。

摘要

Hub技術確實有很好的優勢，不僅可以節省大量空間，還可以提高傳輸效率。是新能源汽車發展的一個很好的方向。但是，這項技術仍然存在許多問題，如車輪的工作環境過于復雜，耐用性差，高速振動和噪聲，以及優化