電傳動技術(shù)作為推動車輛全面電氣化的基石,其核心在于電驅(qū)動系統(tǒng),尤其是輪轂電驅(qū)系統(tǒng),被視為電驅(qū)動領(lǐng)域的終極形態(tài)。在這一系統(tǒng)中,輪轂電機的性能起著至關(guān)重要的作用。
近年來,德國學者H. Weh等人提出了一種創(chuàng)新的橫向磁通電機,該電機在磁路設(shè)計上實現(xiàn)了電磁負荷的解耦,并突破了傳統(tǒng)電機在尺寸上的限制。其轉(zhuǎn)矩密度高達傳統(tǒng)電機的2至5倍,這一特性使其非常適合應(yīng)用于直驅(qū)型輪轂電機系統(tǒng),因此引起了學術(shù)界的廣泛關(guān)注。
在我國,西北工業(yè)大學的蘇士斌教授提出了一種新型的定子雙六相盤式橫向磁通電機。該電機采用雙定子單轉(zhuǎn)子盤式構(gòu)型,每個盤上有三相繞組,兩個單元共同組成雙六相電機。定子采用E型結(jié)構(gòu),并在定子齒之間增加了導(dǎo)磁條,以優(yōu)化氣隙磁通。這種設(shè)計充分利用了輪轂內(nèi)部的空間,為輪轂電機的應(yīng)用提供了新的可能。
還有學者提出了一種交替磁極軸向磁通永磁電機。該電機為三相電機,由三個軸向電機單元組成,每個單元間的轉(zhuǎn)子互差120°。電機定子采用U型鐵心,永磁體采用徑向充磁方式。相較于傳統(tǒng)表貼式橫向磁通電機,該電機的永磁體用量減半,并通過利用磁阻轉(zhuǎn)矩提高了電機的功率密度。
山東大學的徐衍亮團隊則提出了一種基于軟磁復(fù)合材料(SMC)和Si鋼組合鐵心的盤式橫向磁通電機,并成功研制出一臺6kW的樣機。該電機結(jié)合了盤式電機、分數(shù)槽集中繞組和橫向電機的優(yōu)點,同時利用了SMC和硅鋼片材料的鐵磁性能互補性。這使得該電機具有效率高、功率密度高和運行性能好的特點。
在該電機的設(shè)計中,極靴采用SMC材料,其厚度薄且在整個磁路中占比較低,從而降低了導(dǎo)磁性能低對電機功率的影響。同時,較大的極靴面積降低了極靴中的磁通密度,進一步減弱了對磁路的影響。SMC在高頻下具有較低的鐵耗,這有助于降低電機高速運行時的損耗,提高電機的效率。同時,SMC的低導(dǎo)磁率使得電機有效氣隙長度增加,進而提高了永磁體的利用率,并降低了電機的齒槽轉(zhuǎn)矩。
隨著電傳動技術(shù)的不斷發(fā)展,輪轂電機技術(shù)也在不斷創(chuàng)新和進步。這些新型電機的出現(xiàn),不僅提高了電動車輛的性能和效率,也為未來的交通出行帶來了更多的可能性。