淺談新能源汽車輪轂電機

鄭菊花

摘要：近年來，隨著科學技術的不斷發(fā)展，石油能源的開采量也愈來愈大。因此，石油能源已經(jīng)面臨著匱乏與枯竭的問題我國現(xiàn)階段的汽車大多數(shù)都是以燃燒石油能源為動力，排放的尾氣成了環(huán)境的污染。針對于此問題，新能源汽車已經(jīng)成為了行業(yè)的必然趨勢。其中，新能源汽車的輪轂電機是保證新能源汽車性能的關鍵。

關鍵詞：新能有汽車;輪轂電機;發(fā)展趨勢

中圖分類號：U469.72 文獻識別碼：A 文章編號：1001-828X（2019）018-0385-01

汽車工業(yè)的發(fā)展與能源、環(huán)境問題密切相關。傳統(tǒng)模式下汽車的動力來源離不開石油能源，而以石油燃料作為動力的汽車會產生大量的汽車尾氣，造成了環(huán)境的污染。因此，新能源汽車的出現(xiàn)已經(jīng)成為了汽車行業(yè)的必然趨勢。目前，新能源汽車分為三類，分別為純電動汽車、混合電動汽車以及燃料電池汽車，通過電力以及部分的化石燃料進行汽車的動力支撐，有效的減輕了汽車尾氣產生的污染問題。為了發(fā)展新能源汽車，汽車的電機作為電動汽車的心臟，提升其技術十分重要。

一、電機技術與驅動方式

1.電機技術

汽車的驅動電機區(qū)別于一般的工業(yè)電機，具有調速范圍廣、后備功率高、工作效率高、啟動轉矩大等特點。除此之外，汽車的驅動電機還要求其可靠性高、成本低、結構以及維護簡單、耐高溫、耐潮濕并且適合大規(guī)模的生產。對于汽車電機來說，目前有三種形式，分別為永磁同步電動機、異步電動機、開關磁阻電動機。其中，永磁電機相對而言功率大、工作效率高、便于維護，成為了汽車制造的主流技術。隨著新能源汽車的出現(xiàn)，永磁電機將會迎來高效的發(fā)展，逐漸趨近于高效率、高性能、高功率、高性價比的形式。除此之外，新能源汽車的驅動電機也逐漸趨向于數(shù)字化、集成化與永磁化。

2.驅動方式

目前，電機的驅動方式有兩種，分別為集中電機與輪轂電機。集中電機驅動的原理是以內燃機為基礎，但是以集中電機代替了內燃機，和變速系統(tǒng)、轉動系統(tǒng)相連接。以集中電機進行驅動的汽車的最大程度的保留了原本的車型，僅對動力系統(tǒng)進行了更換，從而將傳統(tǒng)的內燃機汽車改造成電動汽車，實現(xiàn)了汽車能源的清潔化，保證了環(huán)境的質量問題。輪轂電機驅動的原理就是在車輪的輪轂內安裝電機，將傳輸轉矩直接傳輸?shù)杰囕啠瑥亩岣吡塑圀w的利用率。輪轂電機主要采用永磁材料，以此來保證汽車的運行效率。

二、輪轂電機的驅動方式

一般來說，輪轂電機的驅動方式分為兩種，分別為減速式輪轂電機以及直接驅動式輪轂電機。減速式輪轂電機采用內轉子的結構，汽車的動力輸出相對穩(wěn)定。通過行星齒輪或磁齒輪這兩種減速機構可以實現(xiàn)輪轂電機在高速旋轉的狀態(tài)下進行減速操作。除此之外，減速式輪轂電機成本低、運行效率高、尺寸與質量也相對較小。但是由于齒輪在電機工作過程中易受到磨損，因此會導致其壽命低、以發(fā)生故障，其發(fā)生故障時維修費用相對較高。另外，減速式輪轂電機的散熱性能較差，產生的噪音相對較大。直接驅動式輪轂電機采用外轉子結構，其動態(tài)響應迅速，工作效率高。與減速式輪轂電機相比其具有較強的優(yōu)勢，直接驅動式輪轂電機使用時間較長、不易發(fā)生故障，如果發(fā)生故障其維修費用也相對較低。但是，這種輪轂電機尺寸與質量相對較大，成本也相對較高。

三、輪轂電機技術特點

1.直流電機

對于直流電機而言，其控制技術相對成熟。通常情況下，直流電機都是通過電樞控制以及弱磁控制來實現(xiàn)對轉速的控制。在恒轉矩區(qū)利用電樞控制實現(xiàn)轉矩的平穩(wěn)，在恒功率區(qū)則采用弱磁控制達到轉速較高的狀態(tài)。但是，直流電機在進行機械換向時通常通過電刷來進行，由此導致了電刷磨損速度相對較快，維護成本較高。除此之外，在進行機械換向時會產生火花，導致了電機的運行速度受到限制，且電機體積大、制造成本高。因此，一般來說輪轂電機不采用直流電機。

2.異步電機

對于異步電機而言，其優(yōu)勢十分明顯。異步電機結構簡單、成本較低、運行穩(wěn)定、噪音低、轉速高。但是異步電機也同樣存在著一些問題，例如異步電機的調速性能相對較差，電機的效率較低，并且異步電機運行的電路較為復雜等，種種原因導致輪轂電機一般也不會采用異步電機進行工作。

3.永磁同步電機

永磁同步電機利用電子換向器代替了直流電機中的機械換向器，成功的解決的電刷磨損的問題。同時，永磁同步電機根據(jù)轉子永磁體的安裝方式分為表面式與內置式，前者多用于低速電機，后者則用于高速電機上。永磁電機的優(yōu)勢在于其控制精度高、功率密度大、轉動慣量小且噪音低。除此之外，實現(xiàn)了弱磁調速，恒功率運行范圍擴大，是輪轂電機的首選電機。

4.開關磁阻電機

開關磁阻電機也可以作為輪轂電機。對于其結構只在定子上裝有集中勵磁繞組，在交流電的作用下實現(xiàn)開關模式。開關磁阻電機功效高、功率密度大、結構簡單，并且其控制相對容易，調速范圍廣。但是電機在開關模式下工作，由于電流波動較大致使噪聲的產生，同樣用于電流的波動，為了保證其正常工作需要安裝電流檢測器。

四、結語

隨著科學技術的不斷發(fā)展，新能源汽車是未來汽車行業(yè)發(fā)展的趨勢。對于新能源汽車的驅動方式而言，輪轂電機驅動成為了主流的驅動方式。輪轂電機驅動的優(yōu)勢相對明顯，其機械傳動系統(tǒng)更為簡單，控制相對靈活。因此，只有不斷提升輪轂電機技術才能夠有效的提升新能源汽車行業(yè)的發(fā)展，從而推動人類文明的進步。