快来学习！永磁轮毂电机驱动系统的结构形式解读

电传动技术是车辆实现全电化的重要基础，电驱动系统是电动车辆的动力核心，而轮毂电驱系统是电驱动系统的终极驱动形式，轮毂电机的性能在轮毂电驱系统中具有决定性作用。

根据驱动方式的不同，轮毂电机系统可分为减速驱动型和直驱型两种结构形式，如图1所示，两种驱动方式的优缺点比较见表1。

图1 轮毂电机驱动形式示意图

表1 轮毂电机驱动形式比较

电机的体积与电机的转矩有关，在电机常数相同的情况下，电机转矩越大体积越大，反之电机体积越小。减速驱动型轮毂电机系统，通过在电机与车轮之间安装减速器，在电机功率不变的前提下，提升电机转速降低电机的体积，提高电机的功率密度，目前该种驱动方式电机转速可以高达10000 r/min。

为了降低电机转子线速度，一般选择内转子式轮毂电机。直驱式轮毂电机系统，将电机与车轮直接相连，轮毂电机最高转速为1000～1500 r/min，省略了减速器，提高了系统的效率，但是较低的运行转速增加了起动电流，容易引起电机过热，降低电机可靠性，且车轮尺寸限制了轮毂电机系统的输出转矩，为了在有限的体积下提高电机转矩，轮毂电机的结构一般采用外转子式电动机。

随着更为紧凑的行星齿轮减速器的出现，相对于直驱型轮毂电机系统，减速驱动型轮毂电机系统更具竞争力。随着电机转速的不断提高，高速电机应用于减速驱动型轮毂电机系统成为了一个研究热点。

永磁电机根据磁场的方向主要分为三类：径向磁场永磁电机、轴向磁场永磁电机和横向磁场永磁电机，结构如图2所示。有学者对不同磁场方向的电机拓扑结构进行了对比分析，见表2，虽然轴向磁通电机和横向磁通电机在功率密度、转矩密度和轴向长度上有优势，但是径向磁通电机工艺程度、设计方法和成本等其他方面优势明显，仍是轮毂电机主要采用的电机类型。

图2 轮毂电机结构形式

表2 不同磁场类型的永磁电机对比

NVH（Noise、Vibration、Harshness）性能是车用轮毂电机一个重要性能参数。目前，形成产品的电机主要是径向磁通电机和轴向磁通电机，横向磁通电机主要处于研发阶段。有学者主要对径向磁通电机和轴向磁通电机的性能进行了对比，相较于径向磁场电机，轴向磁场电机具有更低的反电动势总谐波畸变率，运行时有更低的纹波转矩，但是其齿槽转矩较高。纹波转矩和齿槽转矩构成了永磁电机的转矩脉动，因此，在进行转矩脉动优化设计时需针对不同电机类型对重点优化目标进行选择以及优化权重的配置。

本文编自《电工技术学报》，原文标题为“永磁轮毂电机技术发展综述”。