目前
电动汽车领域的驱动电机很多都使用
永磁同步电机,比较普遍的就是直驱加主减速器。单电机的驱动力是有限的,不能满足商用车更大的扭矩需求。在商用车领域轮边电机
(电机集成在桥两端)得到了一些应用,但是轮毂电机的问世将给驱动设计带来了广阔的前景。
一、轮毂电机的概念
轮毂电机是将电机集成在轮毂中,轮毂电机桥中间的通道距离做的比轮边电机更大。也有将电机、齿轮减速系统都集成在轮毂里面,这个技术难度比较大,成本也会上升,目前只要德国可以做出来,一个转矩8000牛米的轮毂电机价格在20~30万之间吧。将电机与减速器集成在轮毂中减速器散热是个问题,温度升高电机转子涡流损耗就会增加,同时也要考虑铁损和铜损。目前,轮毂电机一般采用内插式永磁钢结构设计提高输出扭矩的。
二、轮毂电机的散热
永磁电机磁钢中的稀土材料会因温度过高会有涡流损耗产生,涡流导热只能通过电机轴,温度过高会导致永磁体(磁钢耐热140℃)退磁,这样也会影响电机的效率。目前轮毂电机散热方式是电机转子风冷、减速器内腔油冷。再者就是在转子和定子之间做一个冷却风道,通过功率较大的风扇进行热风循环,热风循环中壳体时在通过外部液冷散热。也有人问为啥转子不通过油冷呢,因为减速箱的油冷是润滑油,含有一定的杂志,如果转子采用油冷的话绕组核心电路会短路。
三、轮毂电机扭矩
要想提高轮毂电机扭矩,可以通过提高控制器电流或者提高绕组数量,在额定功率下,电机控制器的输出电流因IGBT的输出能力受限,通常最大是400A/600A,最新的英飞凌的应该可以做到800A。最大扭矩的提升是比较难的,因为MCU输出电流有限,绕组数也不能无线增加,绕组数过大的话当电池断电后,感应电动势会很大,如果超过电机控制器的电容最大保护电压,电机控制器就会炸机。电容的最大保护电压目前基本是800V左右,以后可能会做到1000V以上。现在很多电机控制器厂家通常采用并联IGBT来提供更大的输出电流。
四、轮毂电机的应用
很多人担心轮毂电机的设计会增加电动汽车下底盘的重量,从而引起震动降低舒适性,其实轮毂电机的重量也就200Kg左右,对簧下质量是不影响的。乘用
车轮毂电机已经实现,设计难度比商用车简单,因为乘用车轮毂刹车采用的是液压油,节省空间,而商用车采用气泵制动,所以对空间要求比较大,所以想把电机和减速器制动系统集成在轮毂中难度较大,成本也难控制。
五、总结
目前电动汽车使用的驱动电机种类很多种,有磁阻开关电机、永磁同步电机、异步交流电机,甚至有人在研究磁悬浮高速电机,当然这种高速电机的成本是相当高的,这个在商用车领域使用有点不切实际。