輪轂電機是怎麼工作的？
輪轂電機技術又稱車輪內裝電機技術，輪轂電機是電機嵌在車輪軲轆裡，定 子固定在輪胎上，轉子固定在車軸上，一通電則定轉子相對運動。 電子換相器（開關電路）根據位置傳感器信號，控制定子繞組通電順序和時間，產生旋轉磁場，驅動轉子旋轉。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。輪轂電機技術並非新生事物，早在1900年，保時捷就首先製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。而對於乘用車所用的輪轂電機，日系廠商對於此項技術研發開展較早，目前處於領先地位，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增程電動車就採用了輪轂電機技術。請關注：容濟點火器
輪轂電機的技術就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，本質就是直驅電機。就是這麼簡單。
它的最大特點就是將動力裝置、傳動裝置和制動裝置都整合一起到輪轂內，得以將電動車輛的機械部分大為簡化。
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。其中外轉子式採用低速外傳子電機，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；而內轉子式則採用高速內轉子電機，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。
輪轂電機的優點：
1、應用輪轂電機可以大大簡化車輛的結構，傳統的離合器、變速箱、傳動軸將不復存
在。省略大量傳動部件，讓車輛結構更簡單，車裡彷彿突然間寬敞了好多。
傳統後驅車車廂後排地板上的突起在電動車上也會消失，為乘員騰出更大的空間
對於傳統車輛來說，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、讓車輛的結構更為複雜，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。除開結構更為簡單之外，採用輪轂電機驅動的車輛可以獲得更好的空間利用率，同時傳動效率也要高出不少。
2.、可實現多種複雜的驅動方式，輪轂電機可以與傳統動力配合，形成混合動力汽車，電機可以安裝在傳統輪圈內，再加裝一套供電系統就可以實現。（簡單改裝，汽油車秒變混動鐵金剛）
像AHED“先進混合電驅動”樣車這樣的8輪電驅動很輕鬆就能實現
由於輪轂電機具備單個車輪獨立驅動的特性，因此無論是前驅、後驅還是四驅形式，它都可以比較輕鬆地實現，全時四驅在輪轂電機驅動的車輛上實現起來非常容易。同時輪轂電機可以通過左右車輪的不同轉速甚至反轉實現類似履帶式車輛的差動轉向，大大減小車輛的轉彎半徑，在特殊情況下幾乎可以實現原地轉向（不過此時對車輛轉向機構和輪胎的磨損較大），對於特種車輛很有價值。
3、 由於每個輪胎都是單獨驅動的，非常容易實現四驅形式。應用輪轂電機技術甚至可以實現兩側車輪反轉來達到原地轉向的目的。
4、便於採用多種新能源車技術
輪轂電機可以和傳統動力並聯使用，這對於混合動力車型很有意義
新能源車型不少都採用電驅動，因此輪轂電機驅動也就派上了大用場。無論是純電動還是燃料電池電動車，抑或是增程電動車，都可以用輪轂電機作為主要驅動力；即便是對於混合動力車型，也可以採用輪轂電機作為起步或者急加速時的助力，可謂是一機多用。同時，新能源車的很多技術，比如制動能量回收（即再生制動）也可以很輕鬆地在輪轂電機驅動車型上得以實現。
由於輪轂電機具有高效率，高集成度的優點，與新能源汽車十分契合，在新能源汽車領域有非常好的發展前景。
輪轂電機不足：
1、輪轂電機要安裝在輪圈內，增大簧下質量和輪轂的轉動慣量，對車輛的操控有所影響，譬如以Protean公司生產的輪轂電機來看，單個電機的質量為30kg。（面對顛簸路況的糟糕乘坐感受吧）
鋁製下襬臂採用主要就為減重，如果加上輪轂電機，這些努力也就白費了
對於普通民用車輛來說，常常用一些相對輕質的材料比如鋁合金來製作懸掛的部件，以減輕簧下質量，提升懸掛的響應速度。可是輪轂電機恰好較大幅度地增大了簧下質量，同時也增加了輪轂的轉動慣量，這對於車輛的操控性能是不利的。不過考慮到電動車型大多限於代步而非追求動力性能，這一點尚不是最大缺陷。
2.、電制動性能有限，維持制動系統運行需要消耗不少電能，電渦流制動容量不高，在重型車上需要配合機械制動系統共同工作。對於電動車而言，要達到更高的制動效果則需要耗費更高的能量，在一定程度上影響了續航里程。（一輛汽車開著開著就沒電了是怎樣一種體驗？）
商用車車橋的內置緩速器採用渦流制動原理，而輪轂電機的制動也可以利用這一原理
現在的傳統動力商用車已經有不少裝備了利用渦流制動原理（也即電阻制動）的輔助減速設備，比如很多卡車所用的電動緩速器。而由於能源的關係，電動車採用電制動也是首選，不過對於輪轂電機驅動的車輛，由於輪轂電機系統的電制動容量較小，不能滿足整車制動性能的要求，都需要附加機械制動系統，但是對於普通電動乘用車，沒有了傳統內燃機帶動的真空泵，就需要電動真空泵來提供剎車助力，但也就意味了有著更大的能量消耗，即便是再生制動能回收一些能量，如果要確保制動系統的效能，制動系統消耗的能量也是影響電動車續航里程的重要因素之一。
3.、工作環境惡劣，面對著防水、防塵、防高溫、防老王的各種考驗（悲劇……） 有沒有一種瞬間破功的感覺？
由於輪轂電機增加了簧下質量，會影響車輛的操控性能，此外，還有很多防水防塵防震和散熱的挑戰需要克服。另外輪轂電機還沒有大規模量產，成本居高不下，推廣普及還需要一定時間。
輪轂電機是將車輪和驅動裝置直接合併為一體的電機，也就是把電機、傳動和制動裝置都整合到輪轂中，在普通電動汽車不要變速器的基礎上連差速器和半軸都不要了，由車輪直接驅動汽車，也就是說給車輪裝個電池自己就能跑了。
在1900年，就已經制造出了前輪裝備輪轂電機的電動汽車。在20世紀的60年代，通用把這個技術應用到大型礦用自卸車上。而在上個世紀90年代，日本人把這項技術用在了乘用車上，其後大眾、通用、Volvo、西門子、福特等國際汽車巨頭也都推出了自己的使用輪轂電機技術的車。
輪轂電機驅動系統按照轉動部位的區別可以分成兩種結構：內轉子式和外轉子式。
顧名思義，內轉子式就是電機內部是轉子，外部為定子。內轉子式使用高速內轉子電機，配備了減速器以增大輸出扭矩，為了得到高的功率密度，電機的轉速超過10000r/min。而外轉子式則採用低速外轉子電機，電機的最高轉速在1000-1500r/min，由於電動機的轉速低，因此不需要裝減速器；隨著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會比低速外轉子式更具競爭力。
採用輪轂電機驅動有一下一些優點：
1、輪轂電機可以直接控制各個車輪的轉速，因此一般汽車上必須的差速器也就不需要了，這既可以減小轉彎半徑也可以簡化了汽車的結構，使得汽車看起來就更像四個輪子帶個盒子了，因此可以獲得更大的車內空間；
2、傳動機構的減少和傳動距離的減小，傳動效率也會更高；
3、沒有複雜的傳動結構的限制，可實現多種複雜的驅動方式，不管是前驅，後驅還是四驅。同時輪轂電機可以通過左右車輪的不同轉速甚至反轉實現類似履帶式車輛的差動轉向，大大減小車輛的轉彎半徑，在特殊情況下幾乎可以實現原地轉向，對於特種車輛很有價值；
4、由於輪轂電機高度集成，因此很容易實現模塊化，降低新車的開發難度和成本。
輪轂電機 - 原理

無刷電機啟動前想知道轉子和定子的相對位置必須使用傳感器。無感電機直接測量電機反電動勢而知道轉子的位置，由控制器驅動功率管進行換相。 雖然存儲器能記錄定子和轉子的相對位置，但對於極緩慢的轉動 系統將無法理解電機繞組反電動勢的波形。電機達到一定轉速時由於受慣性限制波峰波谷都代表一定的角度，剎車時就關閉電機。所以使用磁傳感器的輪轂電機是主流。輪轂電機原理圖紅色磁鋼轉子處在死角位置，要靠藍色磁鋼轉子上方的繞組通電，走出死角。圖2所示電機就沒有死角，只要知道轉子的位置，就知道怎樣驅動功率管。
圖1圖2所示電機看上去象是把直線電機捲了起來，繞組通電 好比是用食物引誘著驢子（磁鋼）不停地跑，卻總保持著一段距離，它功率較大，比較重 結構簡單 噪音低。磁力手動齒輪離合高速無刷輪轂電機 利用三個大而薄的2模鋼齒輪減速來得到所需動力。需要滑行時 由偏心離合手柄拉動軸心離合傳動的軸、活塞及拉鉤，使電機齒輪外轉子端蓋位移，電機齒輪與傳動齒輪分離。不要滑行時利用電機磁力復位實現齒輪手動齧合，其離合機構簡單，省去 超越離合器 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
類似上圖中這種傳統變速器在輪轂電機驅動的車輛上已經見不到了
傳統後驅車車廂後排地板上的突起在電動車上也會消失，為乘員騰出更大的空間
對於傳統車輛來說，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、讓車輛的結構更為複雜，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。除開結構更為簡單之外，採用輪轂電機驅動的車輛可以獲得更好的空間利用率，同時傳動效率也要高出不少。
優點2：可實現多種複雜的驅動方式
像AHED“先進混合電驅動”樣車這樣的8輪電驅動很輕鬆就能實現
由於輪轂電機具備單個車輪獨立驅動的特性，因此無論是前驅、後驅還是四驅形式，它都可以比較輕鬆地實現，全時四驅在輪轂電機驅動的車輛上實現起來非常容易。同時輪轂電機可以通過左右車輪的不同轉速甚至反轉實現類似履帶式車輛的差動轉向，大大減小車輛的轉彎半徑，在特殊情況下幾乎可以實現原地轉向（不過此時對車輛轉向機構和輪胎的磨損較大），對於特種車輛很有價值。
優點3：便於採用多種新能源車技術
採用輪轂電機可以匹配包括純電動、混合動力和燃料電池電動車等多種新能源車型
輪轂電機可以和傳統動力並聯使用，這對於混合動力車型很有意義
新能源車型不少都採用電驅動，因此輪轂電機驅動也就派上了大用場。無論是純電動還是燃料電池電動車，抑或是增程電動車，都可以用輪轂電機作為主要驅動力；即便是對於混合動力車型，也可以採用輪轂電機作為起步或者急加速時的助力，可謂是一機多用。同時，新能源車的很多技術，比如制動能量回收（即再生制動）也可以很輕鬆地在輪轂電機驅動車型上得以實現。
缺點1：增大簧下質量和輪轂的轉動慣量，對車輛的操控有所影響
鋁製下襬臂採用主要就為減重，如果加上輪轂電機，這些努力也就白費了
對於普通民用車輛來說，常常用一些相對輕質的材料比如鋁合金來製作懸掛的部件，以減輕簧下質量，提升懸掛的響應速度。可是輪轂電機恰好較大幅度地增大了簧下質量，同時也增加了輪轂的轉動慣量，這對於車輛的操控性能是不利的。不過考慮到電動車型大多限於代步而非追求動力性能，這一點尚不是最大缺陷。
缺點2：電制動性能有限，維持制動系統運行需要消耗不少電能
商用車車橋的內置緩速器採用渦流制動原理，而輪轂電機的制動也可以利用這一原理
現在的傳統動力商用車已經有不少裝備了利用渦流制動原理（也即電阻制動）的輔助減速設備，比如很多卡車所用的電動緩速器。而由於能源的關係，電動車採用電制動也是首選，不過對於輪轂電機驅動的車輛，由於輪轂電機系統的電制動容量較小，不能滿足整車制動性能的要求，都需要附加機械制動系統，但是對於普通電動乘用車，沒有了傳統內燃機帶動的真空泵，就需要電動真空泵來提供剎車助力，但也就意味了有著更大的能量消耗，即便是再生制動能回收一些能量，如果要確保制動系統的效能，制動系統消耗的能量也是影響電動車續航里程的重要因素之一。
此外，輪轂電機工作的環境惡劣，面臨水、灰塵等多方面影響，在密封方面也有較高要求，同時在設計上也需要為輪轂電機單獨考慮散熱問題。
結語：
與電動機集中動力驅動相比，輪轂電機技術具備很大的優勢，它佈局更為靈活，不需要複雜的機械傳動系統，同時也有自己的顯著不足，比如密封和起步電流/扭矩間的平衡關係，以及轉向時驅動輪的差速問題等等，如果能在工程上解決這些難題，輪轂電機驅動技術將在未來的新能源車中擁有廣闊的前景。
1、車輛空間增大，發動機、變速箱、傳動軸等等都沒了。2、車輛重心降低，整車重心易配置，除了輪轂電機集成在輪轂中，電池也會放置車輛底部，降低重心有利於車輛穩定性。3、輪轂電機故障率低，基本不要保養。4、輪轂電機目前較適合後驅車。
相關推薦
