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（湖北省城市客車工程技術(shù)中心雷洪鈞）王健老師（重慶交通大學(xué)交通運(yùn)輸學(xué)院教授）2年前就多次給我介紹說，歐洲的公交車采用輪轂電機(jī)已經(jīng)是標(biāo)配。從此我開始認(rèn)真專注輪轂電機(jī)技術(shù)，繼而思考如何，將其用到揚(yáng)子江公司的新能源公交客車上。目前已有些體會：一方面，輪轂電機(jī)尚存諸多問題，如：在高速下失穩(wěn)、非簧質(zhì)量大、高密封環(huán)境下的散熱難、制動集成困難、能量管理有待優(yōu)化等。這是目前輪轂電機(jī)商業(yè)化的主要瓶頸；另一方面，傳統(tǒng)車輛的一些技術(shù)方案（如：機(jī)械差速器，變速箱）經(jīng)通過多年大規(guī)模商業(yè)化逐步演變而來的經(jīng)典，要顛覆他，不容易的。輪轂電機(jī)尚存諸多問題的解決同樣是經(jīng)過規(guī)模化商業(yè)化過程的，否則主要瓶頸是不可能解決的。

用輪轂電機(jī)是新能源公交客車的終極方案，一步到位是十分困難的，探討一條可以實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的路線，是筆者的初衷。
一、目前純電動車輛上采用的商品的輪轂電機(jī)類別
輪轂電機(jī)外形都為扁平型（圖1）其結(jié)構(gòu)如下圖所示，由轉(zhuǎn)子、軸承、定子、功率與控制電子模塊以及密封背板等部分組成，可以分為三大類：

（1）按類型又可以細(xì)分四類：①永磁電機(jī)(PM)； ②異步電機(jī)(IM)；③開關(guān)磁阻電機(jī)(SRM)；④橫向磁通電機(jī)(TFM)。（其中：永磁電機(jī)應(yīng)用最普遍，而橫向磁通電機(jī)是一種低速大扭矩新型電機(jī)）；
（2）按主磁通行經(jīng)路徑又可以細(xì)分三種形式：①徑向磁場(radial )；②軸向磁場(axial )；③橫向磁通(transverse)；
（3）按運(yùn)動方式又可以細(xì)分三種形式：①內(nèi)轉(zhuǎn)子；②外轉(zhuǎn)子；③雙轉(zhuǎn)子（其中：雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)是內(nèi)轉(zhuǎn)子主動，外轉(zhuǎn)子從動。通過一組行星齒輪傳遞動力，實(shí)現(xiàn)反向旋轉(zhuǎn)，使磁場切割導(dǎo)體的速度為內(nèi)、外轉(zhuǎn)子速度之和。）；
（4）按驅(qū)動方式又可以細(xì)分兩種：
①直接驅(qū)動，即轉(zhuǎn)子直接帶動輪轂旋轉(zhuǎn)，其驅(qū)動采用低速電機(jī)(體積大，耗材多，功率密度小，噪聲低)，其基本特點(diǎn)是轉(zhuǎn)速較低；
②間接驅(qū)動，即內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，通過行星輪加齒環(huán)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)減速，帶動輪轂旋轉(zhuǎn),因而也稱之為減速驅(qū)動。而間接驅(qū)動則多對應(yīng)于高速電機(jī)(體積小,耗材少，功率密度大，噪聲高)，其基本特點(diǎn)是轉(zhuǎn)速較高。
二、輪轂電機(jī)是直接驅(qū)動輪轂旋轉(zhuǎn)，其技術(shù)優(yōu)勢明顯
（1）輪轂電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)可以靈活地布置于各類電動車輛的車輪中，使得驅(qū)動系統(tǒng)和整車結(jié)構(gòu)簡約歸一，可利用空間增大，傳動效率提高；
（2）省卻了傳統(tǒng)的機(jī)械換檔、離合器、變速器、傳動軸和機(jī)械差速器等裝置，簡化了橋架結(jié)構(gòu)；
（3）各輪轂扭矩獨(dú)立可控，正反轉(zhuǎn)靈活，瞬時動力性能更為優(yōu)越；
（4）有助于輪轂的電氣制動、機(jī)電復(fù)合制動和制動過程中的能量回饋技術(shù)的應(yīng)用；
（5）如果導(dǎo)入四輪轉(zhuǎn)向技術(shù)(4WS)，還可能實(shí)現(xiàn)零半徑轉(zhuǎn)向。
三、目前輪轂電機(jī)應(yīng)用到新能源車輛上技術(shù)瓶頸分析
（1）用輪轂電機(jī)沒了傳統(tǒng)車橋，非簧載質(zhì)量增加許多
輪轂電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)把驅(qū)動電機(jī)、減速機(jī)構(gòu)、制動器都集中在車輪（圖2）內(nèi)，非簧載質(zhì)量的增加許多。新問題來了：

①車輛垂直方向的振動幅度變大，降低了車輛的平順性和舒適性；
②輪胎的附著性能變差，車輛控制難度變大；
③電機(jī)放置在車輪內(nèi)，來自路面的沖擊載荷是很大的；
④非簧載質(zhì)量增加，車輛尤其是大客車（商業(yè)車）制動更為困難。
（2）電子差速性能指標(biāo)要超過經(jīng)典的機(jī)械差速器并非易事
輪轂電機(jī)是直接驅(qū)動輪轂旋轉(zhuǎn)后，傳統(tǒng)車輛的機(jī)械傳動部分被取消了，機(jī)械差速器不用了。而機(jī)械差速器是經(jīng)典，電子差速控制技術(shù)水平要超過經(jīng)典的機(jī)械差速器并非易事。難在電子差速控制技術(shù)國內(nèi)外還處于初步積累階段，當(dāng)車速超過某一定值時，車輛會出現(xiàn)明顯的方向失穩(wěn)現(xiàn)象，如何解決？目前還要進(jìn)行攻關(guān)。
（3）輪轂電機(jī)一致性要求精度，是傳統(tǒng)電機(jī)生產(chǎn)工藝技術(shù)不能比的
輪轂電機(jī)是成對（最少要用2個以上）使用要到車輛上，彼此之間性能上要求的一致性，是傳統(tǒng)電機(jī)生產(chǎn)工藝技術(shù)不能比的。目前傳統(tǒng)電機(jī)的生產(chǎn)一致性，其要求互換好即可，而輪轂電機(jī)生產(chǎn)一致性，則要求多個電機(jī)在工作上能深度配合到位。這樣的一致性，比傳統(tǒng)電機(jī)的一致性要高出數(shù)量級的水準(zhǔn)。車身左右兩邊對稱的電機(jī)裝配的同心度比硬聯(lián)接時有要高出很多。這是目前電動自行車可以普遍采用輪轂電機(jī)，而商業(yè)車輛上目前做不到的原因之一。
（4）輪轂電機(jī)既要冷卻到位又要散熱性好，這是非常矛盾的
輪轂電機(jī)放置在狹小的車輪內(nèi)，一方面，車輪經(jīng)常處在大負(fù)荷低速爬長坡工況下是一個常態(tài)，如果冷卻做得不好，如果出現(xiàn)冷卻不足，會導(dǎo)致電機(jī)過熱（燒毀）的；另一方面，車輪工作環(huán)境十分惡劣，如：路面的泥水砂石等對輪轂電機(jī)的防護(hù)和保養(yǎng)而言，其密封性要求是越強(qiáng)越好。同時提高密封性與散熱性是矛盾的。如何解決好這個矛盾，是高難度的技術(shù)問題。
（5）“有限車載能源和動力的調(diào)度與管理問題”，對新能源車輛而言是一個全新的課題
目前傳統(tǒng)車輛節(jié)油不再是純機(jī)械層面的技術(shù)，已是在大量地使用智能控制技術(shù)。新能源車輛車載能量比傳統(tǒng)車輛要少得多，新能源車輛能量管理系統(tǒng)更需要采用智能控制技術(shù)。如何解決好？它是一個系統(tǒng)工程性、最優(yōu)化技術(shù)解決方案，難度非常大。
四、車用輪轂電機(jī)是終極方案，其商業(yè)化路線探討
新能源車輛目前推廣的困局是：“是先有雞，還是先有蛋”。大家都希望以對方為前提，同樣輪轂電機(jī)的應(yīng)用也是一樣的。一個論點(diǎn)是：“輪轂電機(jī)目前的問題解決了，才可以規(guī)模商業(yè)化；另一個論點(diǎn)是“規(guī)模化應(yīng)用了，目前輪轂電機(jī)的問題是可以解決的�！�
筆者認(rèn)為，輪轂電機(jī)商業(yè)化路線基本是三種，但是不同路線，得到的結(jié)果是不一樣的。
（1）以某一個車型為突破口，一籃子解決這個車型上商業(yè)化的瓶頸
這是許多人想象的方案。一籃子的解決方案（或者頂層方案），是邏輯上工作安排方案，而具體的技術(shù)問題，是要落到實(shí)處的，是有時序要求的。目前輪轂電機(jī)存在這樣多的技術(shù)問題，且彼此是關(guān)聯(lián)的。如果一步到位來實(shí)施，其難度是相當(dāng)大的。當(dāng)然，有決心，有能力來集中大量的人力、物力、資金，加上強(qiáng)有力組織能力，不是不能解決好。如果沒有這個能力，一步到位實(shí)施方案，商業(yè)化成功的可能性不大；即使有這樣的實(shí)力，一步到位實(shí)施方案，商業(yè)化成功的可行性也不是大概率事件。理由是不確定的因素太多。如果其期望是發(fā)現(xiàn)問題，尋找探索解決委托的途徑，這是另一個層面的話題。
（2）以某一個車型為突破口，分步解決小瓶頸問題，推動轂電機(jī)應(yīng)用商業(yè)化進(jìn)程
第一步，一個電機(jī)替代發(fā)動機(jī)、電池替代油箱，保留其他傳統(tǒng)部件，形成規(guī)模化應(yīng)用；
第二步，一個電機(jī)替代發(fā)動機(jī)、電池替代油箱，拿下變速箱，保留其他傳統(tǒng)部件，實(shí)現(xiàn)直驅(qū)，形成規(guī)�；瘧�(yīng)用；
第三步，在直驅(qū)的基礎(chǔ)上，把電機(jī)安裝在驅(qū)動橋上，拿下傳動軸，形成規(guī)模化應(yīng)用；
第四步，在第三步的基礎(chǔ)上，把電機(jī)安裝車輪邊（用輪邊電機(jī)），拿下傳統(tǒng)車橋，形成規(guī)模化應(yīng)用；
第五步，在四步的基礎(chǔ)上，把輪邊電機(jī)拿下，安裝輪轂電機(jī)，最終形成規(guī)�；瘧�(yīng)用。
（3）從低級車輛開始推進(jìn)，每一步形成規(guī)模后，再逐級向上推進(jìn)，再形成規(guī)模應(yīng)用
目前輪轂電機(jī)應(yīng)用在電動自行車上已經(jīng)成規(guī)模商業(yè)化。這為后續(xù)的推廣奠定一定的基礎(chǔ)。比電動自行車性能要求高一些是小型低速電動車，這是輪轂電機(jī)在商業(yè)車推廣（商業(yè)化）的切入口，解決好其技術(shù)問題，形成第一波商業(yè)規(guī)�；瘧�(yīng)用；有了小型低速電動車采用輪轂電機(jī)規(guī)�；幕A(chǔ)，再以純電動城市車為新的切入口，解決好其技術(shù)問題，形成第二波商業(yè)規(guī)�；瘧�(yīng)用；接下來，以6-8米純電動公交車找到新的切入口，形成第三波規(guī)模化應(yīng)用；再接下來，以9-10米純電動公交車找到新的切入口，形成第四波規(guī)�；瘧�(yīng)用。
五、總結(jié)
車用輪轂電機(jī)商業(yè)應(yīng)用成功與否是新能源汽車推廣成功的最終重要的標(biāo)志。大家都在努力，推進(jìn)技術(shù)路線如何選擇是企業(yè)自己的事情。但是從《決策分析學(xué)》研究結(jié)論而言，按不同的技術(shù)路線來推進(jìn)，去成本（含時間、空間、資金、人力、物力的）是不同的，其成功概率也是不同的。筆者的觀點(diǎn)是：
（1）車用輪轂電機(jī)是終極方案，但商業(yè)化起來其路很長，思想上必須清晰認(rèn)識到位；
（2）技術(shù)上沒有基本上解決好，不可能規(guī)�；纳虡I(yè)化應(yīng)用；
（3）沒有規(guī)�；纳虡I(yè)化應(yīng)用，技術(shù)上的問題不可能都解決到位；
（4）推進(jìn)路線的研究是學(xué)理工作者的事情，其結(jié)論正確與否，僅供企業(yè)家參考；
（5）條條道路通長城（北京），不到長城（北京）非好漢。最終由實(shí)踐來檢驗(yàn)。

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西瑪電機(jī)維修在生活中尤為重要。
　　西瑪電機(jī)本身如果過載，欠壓過壓，都會引起電機(jī)繞組故障。這不僅會對影響電機(jī)的使用效率，也會對我們的人身安全造成一定的威脅。電機(jī)維修在這個時候就顯得尤為重要。

振動電機(jī)的維護(hù)方法
　　振動電機(jī)學(xué)名是振動源三相異步電動機(jī),是利用安裝在轉(zhuǎn)子軸兩端各一組的可調(diào)偏心塊高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力得到激振力,激振力可以無級調(diào)節(jié);既將動力源與振動源合為一體的電動旋轉(zhuǎn)式激振器。

振動電機(jī)原理
　　振動電機(jī)是動力源與振動源結(jié)合為一體的激振源，振動電機(jī)是在轉(zhuǎn)子軸兩端各安裝一組可調(diào)偏心塊，利用軸及偏心塊高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力得到激振力。

如何給異步電機(jī)選擇合適的變頻器？
　　給異步電機(jī)選擇合適的變頻器首先要考慮負(fù)載的類型，負(fù)載類型主要分為三種即：1、恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載2、恒功率負(fù)載和風(fēng)機(jī)3、水泵負(fù)載

步進(jìn)電機(jī)選型需考慮的三大要素
　　步進(jìn)電機(jī)有步距角（涉及到相數(shù)）、靜轉(zhuǎn)矩、及電流三大要素組成。一旦三大要素確定，步進(jìn)電機(jī)的型號便確定下來了。

國內(nèi)外輪轂電機(jī)研究結(jié)果
　　輪轂電機(jī)是將輪轂和驅(qū)動裝置直接合并為一體的電機(jī)，也就是將電機(jī)、傳動和制動裝置都整合到輪轂中，俗稱電動輪，有學(xué)者稱其為輪式電機(jī)、車輪電機(jī)，英文名稱in-wheelMOTOr居多，也稱作hubMOTOr和wheelmotor。

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