輪轂電機
關注創建者：匿名 創建時間：2019-03-27
輪轂電機的實例教程
對于輪轂電機而言，其技術要求主要為輪轂電機需要有較高的轉矩密度，同時為了滿足汽車的快速啟動以及加速等動作，輪轂電機需要有較寬的抗過載能力，同時在此范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。
圖1 輪轂電機外觀
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，可以分為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為1500r/min。內轉子對于電機的要求并不高，由于內轉子電機引入了減速機構，使得輪轂電機的結構變得復雜從而增加了汽車的非簧載能力，在學術界日本對于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，采用內轉子輪轂電機的電動汽車型號以及研發單位如表1所示。
展開 輪轂電機技術又稱車輪內裝電機技術，它的最大特點就是將動力、傳動和制動裝置都整合到輪轂內，因此將電動車輛的機械部分大大簡化。
輪轂電機技術并非新生事物，早在1900年，保時捷就首先制造出了前輪裝備輪轂電機的電動汽車，在20世紀70年代，這一技術在礦山運輸車等領域得到應用。而對于乘用車所用的輪轂電機，日系廠商對于此項技術研發開展較早，目前處于領先地位，包括通用、豐田在內的國際汽車巨頭也都對該技術有所涉足。目前國內也有自主品牌汽車廠商開始研發此項技術，在2011年上海車展展出的瑞麒X1增程電動車就采用了輪轂電機技術。
本文通過簡單易懂的圖解方式來進一步闡述輪轂電機技術。
輪轂電機驅動系統根據電機的轉子型式主要分成兩種結構型式：內轉子式和外轉子式。其中外轉子式采用低速外轉子電機，電機的最高轉速在1000-1500r/min，無減速裝置，車輪的轉速與電機相同；而內轉子式則采用高速內轉子電機，配備固定傳動比的減速器，為獲得較高的功率密度，電機的轉速可高達10000r/min。隨著更為緊湊的行星齒輪減速器的出現，內轉子式輪轂電機在功率密度方面比低速外轉子式更具競爭力。輪轂電機的種類
有刷電機和無刷電機，由于效率太低，車用有刷電機被逐步淘汰。
有傳感器和無傳感器，有的電動自行車必須踩一下才能行駛，因為里面沒有傳感器。它直接測量電機反電動勢而知道轉子的位置，進行換相。啟動前想知道轉子和定子的相對位置必須使用傳感器。
有齒輪和無齒輪，為了防止磁鋼退磁而減小啟動電流的電機必須使用減速齒輪來提高啟動效率。磁鋼材料改進后，就不一定要齒輪。
有離合機構和無離合機構，使用輪轂電機的電動自行車無電騎行會有電磁阻力，使用離合機構可減小電磁阻力。也可以使用離合機構來調節齒輪轉速比。
展開 圖8 PD18輪轂電機在新底盤平臺搭載示意圖
6 結 語
輪轂電機產品所具有的系統高度集成化特點，符合氫燃料和智能化以及新型通用化電動汽車平臺發展的應用需求。簧下質量、制動系統、密封性能等技術攻克，電子件冗余精簡及國產降低成本方案，制造工藝及核心裝備開發，產業上下游同步工程等，仍是輪轂電機產業化進程需要持續解決難點。加深輪轂電機產業鏈的國際合作，實現相關技術、工藝、成本等優勢融合互補，可以提升輪轂電機產業化的市場前景。國家制造戰略政策、分布式驅動及智能汽車等技術推廣，將是促進輪轂電機產業化發展的契機。
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輪轂電機
“輪轂電機”說白了就是將車子的“動力系統、傳動系統、剎車系統”集成到一起而設計出來的電機。
輪轂電機技術并非新生事物，早在1900年，保時捷就首先制造出了前輪裝備輪轂電機的電動汽車，在20世紀70年代，這一技術在礦山運輸車等領域得到應用。而對于乘用車所用的輪轂電機，日系廠商對于此項技術研發開展較早，目前處于領先地位，包括通用、豐田在內的國際汽車巨頭也都對該技術有所涉足。
輪轂電機的優缺點
優點1：省略大量傳動部件，讓車輛結構更簡單
對于傳統車輛來說，離合器、變速器、傳動軸、差速器乃至分動器都是必不可少的，而這些部件不但重量不輕、讓車輛的結構更為復雜，同時也存在需要定期維護和故障率的問題。但是輪轂電機就很好地解決了這個問題。
展開 雖然輪轂電機還面臨其他問題的挑戰，但依舊有越來越多的國內汽車廠商和電機生產商開始注意到這項技術，比如一汽-大眾和廣汽傳祺純電動汽車都曾嘗試使用過輪轂電機。
國內研發輪轂電機的企業屈指可數，但也不乏勇于開拓的新軍出現。
亞太股份以參股方式投資斯洛文尼亞輪轂電機技術公司1000萬歐元，并在中國設立了合資公司，這正是對輪轂電機未來充滿自信的表現。
歐陽明高指出，現在大量采用分布式驅動來做滑板底盤，比方說雙電機、三電機。現在三電機又開始出現集中電機和輪邊電機，還有直接用輪邊電機，分布式驅動又有好幾種方式。最終的顛覆性是用輪轂電機，輪轂電機會給整個底盤的自動驅動轉向帶來更加革命性的變化。
國外現在開發所謂的e—corner，所有的都在驅動、懸架、制動、轉向都靠輪轂電機，四個輪子一塊板，上面放車架，這是顛覆性的。
歐陽明高還強調采用輪轂電機方案，來做滑板底盤具有4大優勢：
第一，空間和能量增加。
第二，驅動、制動都靠輪轂電機。
第三，靈活，原地打轉，各種各樣的功能。
第四，更好地支持全自動駕駛，這是全自動駕駛非常貼切的一種電動化底盤。
隨著Rivian在美國上市，備受資本市場投資者歡迎，滑板底盤一時間成為了行業熱點話題，而輪轂電機則不太為人熟知。
什么是輪轂電機？
輪轂電機是將車輛的“動力系統、傳動系統、剎車系統”集成到一起而設計出來的電機。
傳統電動汽車的傳動方案是，把電機的輸出扭矩通過變速器和差速器等傳遞到車輪。而輪轂電機技術是將電機裝在輪轂內，不經過任何機械結構的傳遞，直接驅動車輪。
輪轂電機技術并非新生事物，知名的汽車大師費迪南德·保時捷就在1896年獲得到了英國賦予的輪轂電機發明專利，裝備輪轂電機的電動車也隨之誕生。2003年通用汽車將自行研制的輪轂電機應用到雪佛蘭S-10皮卡車中，車輪重量僅增加15Kg，但產生的驅動扭矩比普通雪佛蘭S-10四缸皮卡車高60%。
對于傳統車輛來說，離合器、變速器、傳動軸、差速器乃至分動器都是必不可少的，而這些部件不但質量重、讓車輛的結構更為復雜，同時也存在需要定期維護和故障率的問題。
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2.【2025年二等獎】史浩然 | 比亞迪股份有限公司，電動汽車輪轂電機多學科仿真設計集成平臺：利用Ansys強大的API接口，結合電機研發工作中多物理場仿真，建立多學科自動化仿真模板，大大提升了模擬效率，縮短了研發進程。
margin: 0px; padding: 0px; border: 0px;">6、汽車底盤系統：</span>底盤集成、底盤線控系統、自動轉向技術、自適應巡航控制系統、泊車輔助系統（ PLA）、 ABS/ASR/ESP集成控制系統、 自適應巡航控制系統(ACC)、 胎壓監控系統(TPMS)、可調阻尼控制系統（ ADC）、車道偏離和駕駛警示系統 、自動緊急制動系統（ AEB）、電子駐車（ APB）、輪轂電機
本案例以實現輪轂電機多學科仿真一體化設計為核心目標，利用參數化仿真、系統集成和數據庫等技術手段來構建集成仿真平臺及其數據管理和交互系統，開發了輪轂電機多學科仿真設計集成平臺，平臺集成了電機電磁場、應力場與溫度場仿真設計模塊，可實現輪轂電機多學科的一鍵式自動化仿真，同時能夠對多學科的輸入輸出數據進行統一的管理。該集成平臺極大簡化了產品的設計流程并提高了設計效率與質量。
8、汽車底盤系統：底盤集成、底盤線控系統、自動轉向技術、 自適應巡航控制系統、 泊車輔助系統（ PLA）、 ABS/ASR/ESP集成控制系統、 自適應巡航控制系統(ACC)、 胎壓監控系統(TPMS)、可調阻尼控制系統（ ADC）、車道偏離和駕駛警示系統 、自動緊急制動系統（ AEB）、電子駐車（ APB）、輪轂電機；傳動系統；轉向系統；制動系統；行駛系統；底盤部件加工工藝設備與材料。
展示范圍：
1、純電動汽車、混合動力汽車（乘用車、商用車）；
2、驅動系統：HV/EV驅動系統、輪轂電機系統、48V技術；
3、可充電電池，下一代電池技術：鋰電池、聚合物鋰電池、鉛蓄電池、NaS電池、二次空氣電池、薄膜鋰離子電池、鎳金屬氫化物（NiMH）電池、鎳鎘電池、電容，電容器、電池制造技術、電池元件及材料等；
4、電機技術：驅動電機、車載發電機、電磁鐵、線圈、電磁鋼板、軸承、鐵芯
</p><p>2）輪轂電機</p><p>集成于車輪內，支持四輪獨立驅動。Arrival商用車采用ProteanDrive電機， 結構緊湊，適用于城市物流車。</p><p>3）開關磁阻電機</p><p>無稀土設計，結構簡單、耐高溫。Enedym和Turntide已將其應用于商用 車，成本低于永磁電機 15%。
Fluent輪轂電機自然冷卻仿真
源文件加制作過程錄屏，源文件是workbench，包括幾何，網格，設置跟結果。錄屏是全過程錄屏，包括幾何處理，網格劃分，計算設置跟后處理，錄屏沒有聲音，關鍵步驟錄屏中有文字
平臺軟件：
Ansys 2020版本
輪轂電機：集成度最高，但簧下質量與散熱仍是痛點；Protean獲東風認 證，開啟車隊路測。
3）熱管理與系統集成
油冷、雙面水冷、相變材料多路線并進；800V高壓平臺推動SiC+高速電 機成為旗艦車型標配。
2、材料博弈
? 稀土供給集中在中國，價格波動導致 2021-2022 年磁材成本飆升。
本案例以實現輪轂電機多學科仿真一體化設計為核心目標，利用參數化仿真、系統集成和數據庫等技術手段來構建集成仿真平臺及其數據管理和交互系統，開發了輪轂電機多學科仿真設計集成平臺，平臺集成了電機電磁場、應力場與溫度場仿真設計模塊，可實現輪轂電機多學科的一鍵式自動化仿真，同時能夠對多學科的輸入輸出數據進行統一的管理。該集成平臺極大簡化了產品的設計流程并提高了設計效率與質量。
而輪轂電機作為另一種新興技術，雖然已應用于部分公路車輛，但多數項目因財務問題未能大規模推廣。不過，Protean公司在輪轂電機領域取得關鍵進展，東風汽車展示了首款搭載Protean Drive輪轂電機平臺的乘用車，并正在進行實路測試。
2、材料創新
磁性材料是電動汽車電機市場的關鍵考量因素。近年來，永磁電機在電動汽車市場中占據主導地位，占比穩定在75%以上。
