德国舍弗勒与福特试制配备轮毂电机的概念车

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fairy_1002 发表于 2013-4-30 01:29

                               
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protean是盘式交流电机，第一次听说。我看好像是外转子径向PMSM电机，说的不对，请勿见笑。

看来你是了解内幕的，我是猜测的。
又看了一边图，的确是外转子径向的，昨天看叉了。
网站资料太少，估计是要保密。

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fairy_1002 发表于 2013-4-30 01:24

                               
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您所说的我不完全赞同。
虽然这款样机仅仅是schaefller Beta IWM 样机，各种工况下实验证明震动没有问 ...

经过思考我认为其实还是个基本的技术经济路线问题：是否使用稀土

德国和美国的思路是PMSM，优点是效率高、功率密度大（体积紧凑）、发热量低。
因为发热量低，那么散热问题小，而且电机体体积小，便于整体封闭设计（无散热出开口），但是将机械制动放到电机体内，则有些不放心。

日本的思路是不使用稀土，那么传统的SRM/SRD就是比较好 的选择。当然现在也有新的磁性材料，比如金属玻璃（非晶态磁体）等。SR的好处是廉价，缺点是效率低、发热量大、功率密度（尤其是体积）低。
日本的轮毂电机，丰田等使用内转子带减速器的设计，厚度很大，但使用永磁材料无问题。有些大学等使用新概念的SRM，无减速器。

表面上看，PMSM效率高，发热量小，噪声震动小。而SRM则效率低发热量大，噪声震动强烈，从工程师观点，显然是PMSM完胜。但仅使用稀土一条就被日本人淘汰了。
当然，日本也在家用电器和电车（铁道列车）上使用PMSM。
有些混合动力车，也使用永磁同步电机，但都是接在变速箱上的。
在电动汽车上使用PMSM的也有，但都是概念车。目前SIM-drive公司的外转子电机，有 永磁同步的，也有开关磁阻的，同时发展，估计也是内部竞争？SIM-drive的外转子PMSM电机，技术输出给台湾的东元电机，为什么？如果是看家技术，为什么给台湾人？

另外，虽然PMSM的反接制动力较强，但仍不足以抛弃制动盘，所以制动热很厉害。你低估了制动热，日本研究表明，通常道路车轮温度在200度以内，极端条件下（山路下坡连续紧急制动）到达400度，在退磁线上。所以，制动热和轮胎热不小。当然使用技术措施可以隔热，但代价也不少。

盘式电机是功率密度低，盘式SRM更低，但盘式的好处是可以叠加，一个轮毂内两、三个盘式电机，当然前提是盘式电机的超薄化，这个技术难度可不低。

我觉得PMSM更适合作舱内电机，用万向轴驱动车轮，而不是轮内。

Edwin_Sun

fairy_1002 发表于 2013-4-30 01:24

                               
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您所说的我不完全赞同。
虽然这款样机仅仅是schaefller Beta IWM 样机，各种工况下实验证明震动没有问 ...

我对电动汽车不是太懂，只是弱弱的问一两个问题。

一是轮胎的温度很热么？如果外转子式定子的热量能较为容易的散掉，采用一些油冷或者什么冷却方式。这样也不会造成永磁转子温度过高吧。。。

二是轮毂电机直驱和高速那种，高速的是不是还要加一级或者几级的减速齿轮才能直接驱动车轮？

5525

fairy_1002 发表于 2013-4-30 01:33

                               
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如果制动盘设计到轮子外面是简单的多也不增加对电机的干扰，但会对产品的替代性有一定的影响，不是每个OE ...

目前看到的日本轮毂电机基本都是外制动盘的，只要制动盘和轮毂机一体化，就不存在通用性问题。

PROTEAN的机器图上没看到机械制动，估计是想简单了。
它是常规轮辐的，通过螺栓连接外转子，有助于限制热量，缺点是重量大了些。密封估计是常规旋转密封。

Schaefller机是在内转子内侧设鼓刹，估计平常不用，只有极个别情况下用，但届时的确有过热危险。
内转子通过四根螺栓跟轮壳连接，有助于减少轮胎热传入。估计轮壳使用高弹性材料。设计虽精巧但存疑，实际路试才能最终证明。

张老五

5525 发表于 2013-4-30 15:55

                               
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经过思考我认为其实还是个基本的技术经济路线问题：是否使用稀土

德国和美国的思路是PMSM，优点是效 ...

非晶材料一点也不便宜的说
非晶要比硅钢贵 一倍还多，虽然非晶比钕铁硼之类的永磁便宜多了，不过考虑到用量的情况，总成本怕是也低不了多少。
而且非晶饱和磁密不行，体积一下子要大好多。
非晶还有些别的问题，比如应力，结构都有很大的变化
非晶要进入车用电机，路还很长哪

5525

张老五 发表于 2013-4-30 17:12

                               
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非晶材料一点也不便宜的说
非晶要比硅钢贵 一倍还多，虽然非晶比钕铁硼之类的永磁便宜多了，不过考虑到用 ...

非晶材料还在实验室状态了，离谈论成本的时间还远。目前技术进展最快了。虽然不如稀土，但毕竟 有廉价化前景。

5525

。另外散热问题的确不是小问题，电控的半导体堆也高热，电池也热。电池专业的人说，如果能保持理想温度，锂电池寿命能提高一个量级。

日本的永磁同步机并不落后，但不重视，下面是个洗衣机用的：

                               
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5525

wenku.baidu.com/view/edc7e62ae2bd960590c67736.html
这有个SIM-drive抛给台湾的永磁轮毂机，注意内外转子间用了铝盆对付干摩擦。这就解决了冲击载荷问题，但气隙也增大了，这是通用设计，SRM也可以采用。永磁同步实际是个简单技术，SRM才是高技术。


我不是反对永磁同步机，而是希望学习奔驰公司老老实实用在万向轴传动系统上，别用在轮毂内，轴传动就没有轮胎热 制动热 道路冲击等问题，电机在理想情况下工作。当年缺点是与汽车高度一体化，无法作为独立不见出售。
奔驰的永磁同步电机：

                               
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张老五

5525 发表于 2013-4-30 17:20

                               
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非晶材料还在实验室状态了，离谈论成本的时间还远。目前技术进展最快了。虽然不如稀土，但毕竟 有廉价化前 ...

非晶材料早就不是实验室产品，已经批量用在配电变压器中，不过用在电机上的还很少

5525

张老五 发表于 2013-4-30 17:50

                               
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非晶材料早就不是实验室产品，已经批量用在配电变压器中，不过用在电机上的还很少

非晶材料还在早期，能买到不等于能产业化，性能还不理想，价钱还贵，但目前进展迅速。另外，非晶材料适合盘式电机，而不是径向电机。

5525

再次捍卫一下观点：盘式开关磁阻电机是电动汽车的王道：
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东北大学开发出全球首款轴向间隙型轮内SR马达

2012/12/07 00:00


日本的东北大学开发出了与采用稀土（稀土类）的现有永磁马达扭矩相当的轴向间隙型SR（开关磁阻）马达。轴向间隙型在永磁马达中并不少见，但在SR马达中却是全球首例。另外，该研究的一部分为与日立制作所日立研究所的共同研究。SR马达的制造得到了日立制作所的协助。

SR马达的构造简单，定子包括铁芯和线圈、转子只有铁芯，其特点是结实耐高温，因此有望用作HEV（混合动力车）和EV（纯电动汽车）用驱动马达。不过，存在的问题是比使用稀土的同尺寸永磁马达扭矩小。

                               
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因此，此次通过调整SR马达的构造，由普通的径向间隙型（图1）变成两个转子夹着定子的轴向间隙型（图2），从而增大了扭矩。另外，铁芯材料不使用Fe-Co（铁-钴）而使用普通的马达铁芯材料硅钢板，从而降低了成本。

东北大学对此次试制的轴向间隙型SR马达（图3）的扭矩进行了测量（图4）。实线和虚线代表相同尺寸相同极数的轴向间隙型和径向间隙型SR马达的扭矩密度和线圈电流密度计算值。菱形线代表轴向间隙型的实测值。马达直径为266mm，长度为130mm，极数为定子18极、转子12极。

由此可见，轴向间隙型SR马达的扭矩比原来的径向间隙型SR马达大得多。在线圈电流密度达到汽车马达功率所要求的20A/mm2时，比较扭矩密度，发现轴向间隙型SR马达为39.6N·m/L，是原来的径向间隙型SR马达的约1.5倍。有报告指出，现行HEV使用的永磁马达的扭矩密度为35～45N·m/L，可见此次的轴向间隙型SR马达的扭矩密度已经达到与之匹敌的水平。

以前，不使用永久磁铁的马达与使用永久磁铁的马达相比，扭矩和效率低，而采用此次的成果，通过调整马达的构造可以实现相同的性能。

今后将把此次开发的轴向间隙型SR马达作为轮内直接驱动马达应用于电动巴士（图5），通过实际行驶试验等，进一步考察其实用性。今后，通过确立最佳形状和最适设计方法，还有可能超过永磁马达的性能。（记者：浜田 基彦，《日经汽车技术》）

张老五

5525 发表于 2013-4-30 18:01

                               
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非晶材料还在早期，能买到不等于能产业化，性能还不理想，价钱还贵，但目前进展迅速。另外，非晶材料适合 ...

非晶材料早就产业化了，非晶变压器也早就产业化了，只能说非晶电机还没有产业化而已

fairy_1002

5525 发表于 2013-4-30 18:01

                               
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非晶材料还在早期，能买到不等于能产业化，性能还不理想，价钱还贵，但目前进展迅速。另外，非晶材料适合 ...

非晶合晶，是SMC粉末铁芯吗？目前机械性能不能保证，适用于盘式低速电机。
各位五一放假了吧，苦逼的我还在继续上班，乘着午饭的时间，抽个空上上论坛，给我个十佳版主吧。

张老五

fairy_1002 发表于 2013-4-30 18:20

                               
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非晶合晶，是SMC粉末铁芯吗？目前机械性能不能保证，适用于盘式低速电机。
各位五一放假了吧，苦逼的我还 ...

非昌是非晶，不是SMC，两码事

fairy_1002

Edwin_Sun 发表于 2013-4-30 16:09

                               
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我对电动汽车不是太懂，只是弱弱的问一两个问题。

一是轮胎的温度很热么？如果外转子式定子的热量能较 ...

我也是新手，摸着石头过河。
轮胎温度我不清楚，至少测试没有问题。外转子散热性能不如内转子的散热性能好，但要注意内转子转子上面的热不能过大，也就是内转子电机转子热比较难散热。其实关于内转子还是外转子，主要是看OEM让用IWM还是IWD，给的功率密度和转矩密度指标。直驱内转子外转子都行，轮边就内转子好了。

高速一级减速不行了，行星齿轮排了，我对齿轮变速箱这一块不怎么懂的。直驱的定义是没有减速箱。

fairy_1002

张老五 发表于 2013-4-30 18:26

                               
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非昌是非晶，不是SMC，两码事

学习了，我赶紧维基一下扫扫盲。

张老五

fairy_1002 发表于 2013-4-30 18:35

                               
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学习了，我赶紧维基一下扫扫盲。

非晶是带材，SMC应该算是粉末，差别还是不小的。另外非晶的制作也有些特殊的要求。

5525

张老五 发表于 2013-4-30 18:18

                               
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非晶材料早就产业化了，非晶变压器也早就产业化了，只能说非晶电机还没有产业化而已

我说的是廉价化技术。
非晶材料可加工性极差，现在重点发展加工技术，比如激光熔接等。
金属玻璃的制备也是问题，杂质影响大，掺杂能改性，都需要研究，
生产的工艺性成品率都是核心技术，这些解决才能廉价化。未来肯定很便宜，现在贵不是问题。

张老五

5525 发表于 2013-4-30 19:13

                               
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我说的是廉价化技术。
非晶材料可加工性极差，现在重点发展加工技术，比如激光熔接等。
金属玻璃的制备 ...

非晶材料的加工性么，有些是无法解决的，有些可以解决
至于价格么，以非晶现在的价格，也没几家赚钱的，未来成本估计能有一定的程度下降，不过要想大幅度降低，恐怕也难。

5525

轮胎温度、 齿轮问题：
轮胎温度一般不宜超过100度，但热区夏季路面温度能到80度，轮胎200度以内，一 浇水就出蒸汽了，
极端条件下，连续下坡紧急制动，瞬间温度400度。

轮壳或轮辐如果用螺栓连接外转子，那么热量传导量小，但螺栓的要求很高。2楼的转子用4 根。
象日本SRD电机那样，外转子直接和车轮联系，热传导就严重了。

有些企业试验过行星齿轮减速的轴输出轮毂电机，结果试验台上模拟几百公里恶劣路况，齿轮就打齿了，所以结论是轮箍电机不能用齿轮。只有万向轴传动的才能用齿轮。另外，径向轮毂电机的定转子磕碰也严重，所以用铝盆包。实际型号和理论样机，根本就是两码事。