汽車傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的變速機(jī)械在大轉(zhuǎn)矩中的應(yīng)用

汽車傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的變速機(jī)械在大轉(zhuǎn)矩中的應(yīng)用

在研究和開發(fā)電動(dòng)汽車時(shí)，我們必須考慮電動(dòng)汽車的原理特點(diǎn)以及不同應(yīng)用的不同需求，并借鑒其成熟的制造經(jīng)驗(yàn)和創(chuàng)新精神。然而，這不僅是基于維修前挖掘機(jī)的結(jié)構(gòu)改革，而且必須得到充分的努力，消耗大量的人力、物力和財(cái)力資源，但它不能創(chuàng)造出人們理想、令人滿意、舒適的現(xiàn)代電動(dòng)汽車。使用電動(dòng)機(jī)作為電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng),顯然是最正確、最直截了當(dāng)?shù)膭?chuàng)新思維。但傳統(tǒng)常規(guī)電動(dòng)機(jī)“轉(zhuǎn)矩不夠大、效率不夠高”的明顯不足,使它不能夠直接滿足電動(dòng)汽車各種復(fù)雜變化工況的需求。筆者在本文中提出了對(duì)傳統(tǒng)常規(guī)電動(dòng)機(jī)的“轉(zhuǎn)矩、效率、功率”3個(gè)變量進(jìn)行一體化改造的設(shè)計(jì)思路,即由電動(dòng)汽車的智能控制系統(tǒng)輸出,供給電動(dòng)機(jī)很寬范圍的階梯電壓,以高壓大功率獲取高轉(zhuǎn)矩,以低壓小功率獲得高效率,來設(shè)計(jì)制造變功率的新型驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。這可以概括為“輸入高電壓,輸出大功率,獲取高轉(zhuǎn)矩;輸入低電壓,輸出小功率,獲取高效率;控制智能化,運(yùn)行滿功率,電機(jī)變功率”的設(shè)計(jì)原理。這種新型驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng),可稱為“高轉(zhuǎn)矩高效率高電壓變功率智能驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)”,它應(yīng)完全滿足現(xiàn)代電動(dòng)汽車“要求電機(jī)的過載系數(shù)達(dá)到10~15以上,并能在所有變化工況中都處于高效率的運(yùn)行狀態(tài)”的核心要求,可以直接用來構(gòu)造電動(dòng)汽車專用的輪轂電機(jī)車輪動(dòng)力系統(tǒng)。下面,筆者以普遍使用的三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)為例,來探討新型驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理、特殊構(gòu)造、控制特點(diǎn)及使用功效。1設(shè)計(jì)原則1.1電機(jī)最大功率t0傳統(tǒng)的常規(guī)三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的特性曲線,是在額定的電源電壓U0、電源頻率f0和電機(jī)電阻R0等條件下,表示電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)速n的關(guān)系曲線,如圖1所示。設(shè)該電機(jī)的過載系數(shù)為2.5,即電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩T0max為額定轉(zhuǎn)矩T0的2.5倍,亦即T0max=2.5T0。已知電機(jī)功率P等于轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)速n的乘積,即P=T×n,且額定功率P0=T0×n,可得電機(jī)瞬間輸出最大功率為P0max=T0max×n。顯然,在電機(jī)欲啟動(dòng)而暫時(shí)未能動(dòng)起來時(shí),電機(jī)瞬間輸出的最大轉(zhuǎn)矩T0max與其瞬間輸出最大功率P0max成正比,即T0max∝P0max,而此時(shí)的P0max對(duì)應(yīng)的正是T0max=2.5T0。1.2提高對(duì)電機(jī)最大輸出的簡(jiǎn)化方法1.2.1電機(jī)電流i+ttm0的確定如圖2所示。因?yàn)轭~定功率P0等于額定電壓U0與額定電流I0的乘積,即P0=U0×I0,依據(jù)R=U/I,設(shè)置第1個(gè)假設(shè)條件:“電機(jī)電阻R0在電機(jī)運(yùn)行中保持不變”?？梢?當(dāng)輸入電壓U上升2倍時(shí),電機(jī)電流I也隨之上升2倍。所以瞬間提升U1=2U0時(shí),則有I1max=2I0max,即達(dá)到瞬間電流的極限值,故電機(jī)瞬間輸出的最大功率值由T0max∝P0max,可得4P0max∝4T0max,因?yàn)殡姍C(jī)瞬間輸出的最大轉(zhuǎn)矩T1max∝P1max=4P0max,而且T0max=2.5T0,故可得T1max=4T0max=4×2.5T0=10T0。可見,使用提高2倍輸入電壓的方法,就可以使新型驅(qū)動(dòng)電機(jī)的過載系數(shù)達(dá)到10。1.2.2電機(jī)輸出的最大功率現(xiàn)設(shè)置第2個(gè)假設(shè)條件:“運(yùn)行中的電機(jī)電流可以超過瞬間極限值,且電機(jī)不致過熱”。如上所述,再提升輸入電壓U2=2U1時(shí),則有I2max=2I1max,即達(dá)到瞬間電流的極限值,故電機(jī)瞬間輸出的最大功率值由T0max∝P0max,可得T1max∝P1max,即得4P1max∝4T1max,因?yàn)殡姍C(jī)瞬間輸出的最大轉(zhuǎn)矩T2max∝P2max=4P1max,而T1max=10T0,所以T2max=4T1max=4×10T0=40T0。即使用再提高2倍輸入電壓的方法,就可以使新型驅(qū)動(dòng)電機(jī)的過載系數(shù)達(dá)到40。1.2.3電機(jī)運(yùn)行情況對(duì)最大功率時(shí)電機(jī)輸出的最大轉(zhuǎn)速的影響設(shè)有一個(gè)傳統(tǒng)的三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī),其額定功率P0=5.5kW,額定電壓U0=380V,且有額定電流I0,額定轉(zhuǎn)矩T0,電機(jī)輸出最大轉(zhuǎn)矩T0max=2.5T0,瞬間極限電流I0max=2I0,電機(jī)的瞬間輸出最大功率P0max=U0×I0max。若瞬間提升電機(jī)的輸入電壓U1=2U0=2×380=760V,則電機(jī)有瞬間極限電流值I1max=2I0max=4I0。在第1個(gè)假設(shè)條件“電機(jī)電阻R0在電機(jī)運(yùn)行中保持不變”和第2個(gè)假設(shè)條件“運(yùn)行中的電機(jī)電流可以超過瞬間極限值,且電機(jī)不致過熱”同時(shí)生效的情況下,電機(jī)的瞬間輸出最大功率此時(shí)電機(jī)輸出的最大轉(zhuǎn)矩T1max∝P1max=4P0max,且4P0max對(duì)應(yīng)著4T0max,而P0max對(duì)應(yīng)著的T0max=2.5T0,故有T1max=4T0max=4×2.5T0=10T0?？梢?因?yàn)榇藭r(shí)的電機(jī)輸出功率已由5.5kW變升成22kW,故其最大輸出轉(zhuǎn)矩也同時(shí)變升為額定轉(zhuǎn)矩T0的10倍,也即新型驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)獲得的過載系數(shù)為10。若再繼續(xù)瞬間提升該電機(jī)的輸入電壓U2=2U1=2×760=1520V,則該電機(jī)又有瞬間極限電流值I2max=2I1max=2×4I0=8I0。同理,電機(jī)的瞬間輸出最大功率此時(shí)電機(jī)的最大輸出轉(zhuǎn)矩T2max∝P2max=4P1max,而4P1max對(duì)應(yīng)4T1max,且P1max對(duì)應(yīng)著T1max=10T0,故有T2max=4T1max=4×10T0=40T0?？梢?因?yàn)榇藭r(shí)的電機(jī)輸出功率已由22kW變升成88kW,故其最大輸出轉(zhuǎn)矩也就變升為額定轉(zhuǎn)矩T0的40倍,也即新型驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)獲得的過載系數(shù)為40。對(duì)新型驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)輸入多檔次階梯電壓(變功率)時(shí),獲得的多檔次轉(zhuǎn)矩T與其相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速n的關(guān)系曲線,以及設(shè)計(jì)為特殊電壓、電流結(jié)構(gòu)下變化的輸出轉(zhuǎn)矩線性曲線示意圖如圖3所示。1.3獲得高效率由上述粗略的假設(shè)推理、邏輯分析和舉例說明可知,按照“輸入高電壓,輸出大功率,獲取高轉(zhuǎn)矩;輸入低電壓,輸出小功率,獲取高效率;控制智能化,運(yùn)行滿功率,電機(jī)變功率”的設(shè)計(jì)原理,將轉(zhuǎn)矩、效率、功率3個(gè)變量進(jìn)行一體化改造,制造出來的新型驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng),是一個(gè)機(jī)電控制一體化的新系統(tǒng),將具備以下新優(yōu)特點(diǎn)。1.3.1時(shí)在低功率分配上設(shè)置真實(shí)條件,引起真實(shí)更當(dāng)從高功率端(上例的高功率電機(jī),即設(shè)計(jì)為1520V、88kW的高壓大功率電機(jī))來設(shè)計(jì)制造這個(gè)輸出高轉(zhuǎn)矩的三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)時(shí),前面從低功率端開始設(shè)置的2個(gè)假設(shè)條件,“后來與真實(shí)的情況是非常相似”而“近似于正確”,即很自然地就都成為“真實(shí)條件”而成立了。所以本設(shè)計(jì)新型驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)是完全可以輸出其額定轉(zhuǎn)矩10~15倍以上的最大轉(zhuǎn)矩。1.3.2電機(jī)的制造技術(shù)本設(shè)計(jì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了傳統(tǒng)常規(guī)三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)習(xí)慣上默認(rèn)的電壓值上限。這個(gè)小小的突破,顯然在現(xiàn)代電機(jī)制造技術(shù)與使用技術(shù)上都是不成問題的。因?yàn)轭~定電壓為千伏以上的中、低壓電機(jī),在現(xiàn)代工業(yè)里的使用早已經(jīng)比比皆是。1.3.3低電壓下小功率運(yùn)行本設(shè)計(jì)新型驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)在小功率運(yùn)行時(shí),設(shè)計(jì)有相應(yīng)的輸入低電壓760V、380V供給電機(jī),致使該新電機(jī)始終是運(yùn)行在滿功率的高效率狀態(tài)。這是本設(shè)計(jì)的顯著特點(diǎn)之一,也即新型驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)在低電壓下的小功率運(yùn)行,是與其新增加的變功率特性相一致的。也必然會(huì)同時(shí)設(shè)計(jì)有更多檔次的階梯電壓——高、低電壓供新電機(jī)選擇使用,故新型驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的小功率運(yùn)行,將會(huì)始終處于一種高效率的運(yùn)行狀態(tài)。由于新型驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的功率因素是不會(huì)低于傳統(tǒng)電機(jī)的,而且它始終處于一種高效率的運(yùn)行狀態(tài)之中,故粗略地估計(jì)其運(yùn)行效率應(yīng)該是可以達(dá)到85%~95%。1.3.4增加階梯電壓檔次由于本設(shè)計(jì)突破了傳統(tǒng)電機(jī)額定功率、額定電壓、額定電流、額定頻率……的固定模式舊觀念,故在6V、110V、220V、380V、760V、1520V之間,顯然是可以再增設(shè)幾十個(gè)、幾百個(gè)、甚至上千個(gè)階梯電壓檔次的。每相鄰兩個(gè)階梯電壓檔次的差值,可以是固定的相同數(shù)值,也可以是在階梯電壓上、下兩端變化的不同數(shù)值。如在每2個(gè)相鄰電壓檔次之間的電壓相差數(shù)值,可分別設(shè)定為6V、12V、24V、36V、48V、60V、72V……的任何數(shù)值,以充分地滿足新電機(jī)更多的變換使用功率需要和電機(jī)高效率的運(yùn)行需求。新電機(jī)變功率電壓范圍的設(shè)計(jì),對(duì)小功率電動(dòng)汽車,設(shè)計(jì)在6~380V之間;對(duì)中功率電動(dòng)汽車,設(shè)計(jì)在110~760V之間;對(duì)大功率電動(dòng)汽車,設(shè)計(jì)在220~1520V之間。1.3.5電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)筆者在很寬的電壓范圍(從6~1520V)內(nèi)設(shè)計(jì)了很多的階梯電壓檔次。對(duì)于每一個(gè)新型驅(qū)動(dòng)電機(jī)而言,其使用階梯電壓檔次的規(guī)律,可以由控制系統(tǒng)設(shè)定為固定不變,且完全為汽車電子控制器所操控。因此就可以設(shè)計(jì)新型驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)在任何復(fù)雜變化工況下啟動(dòng)運(yùn)行時(shí),當(dāng)其瞬間電流值剛超過該電壓下的額定電流值2倍時(shí),電機(jī)就自動(dòng)升入到比該電壓高一個(gè)檔次的階梯電壓下繼續(xù)運(yùn)行;而當(dāng)其瞬間電流值剛低于該電壓下額定電流值的某一數(shù)值(如0.8倍)時(shí),電機(jī)就自動(dòng)降入到比當(dāng)時(shí)電壓低一個(gè)檔次的階梯電壓下繼續(xù)運(yùn)行。即使新電機(jī)實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)電壓范圍內(nèi)的變功率輸出。電機(jī)穩(wěn)定地運(yùn)行在某一電壓下額定電流值的0.8~2倍時(shí),一般就可認(rèn)為電機(jī)是運(yùn)行在高效率的狀態(tài)?？梢赃@樣來設(shè)計(jì)一個(gè)特別的電壓、電流結(jié)構(gòu),即設(shè)計(jì)輸入階梯電壓檔次的差值,使新電機(jī)在每一階梯電壓值下的額定電流值,正好等于下一個(gè)檔次的階梯電壓值下的額定電流值的2倍;也就是說,使新電機(jī)在每一階梯電壓值下的額定電流值的2倍,正好等于上一個(gè)檔次的階梯電壓值下的額定電流值。以使新電機(jī)所有的輸出轉(zhuǎn)矩值實(shí)現(xiàn)平滑的無縫連接———線性變化(圖3),其輸出功率值則跟隨輸入階梯電壓檔次的升降變化而實(shí)時(shí)地相應(yīng)跳變。這就使新型驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)始終處于一種輸出連續(xù)線性變化的轉(zhuǎn)矩和輸出平穩(wěn)恒定的滿功率、高效率的運(yùn)行狀態(tài),即達(dá)到了設(shè)計(jì)新型驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)最高、最完美的理想境界。至此,這樣設(shè)計(jì)出來的新型驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī),就完全達(dá)到了能夠在復(fù)雜變化工況下的高速運(yùn)行中,實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)矩、高效率和變功率的3個(gè)變量一體化改造成功的最高境界——控制智能化,即變成智能型電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。瞬間電流值“超過”或“低于”額定電流值的“待判決”時(shí)間,暫定在0.1~2s之間。1.3.6低壓小功率電動(dòng)由于新設(shè)計(jì)的高轉(zhuǎn)矩高效率高電壓變功率智能驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)造標(biāo)準(zhǔn)很高,所耗用的高價(jià)優(yōu)質(zhì)制造材料與成本等,顯然要比制造普通的低壓小功率電動(dòng)機(jī)多。但是相比之下,為了獲得高轉(zhuǎn)矩、高效率的驅(qū)動(dòng)電機(jī)來制造現(xiàn)代電動(dòng)汽車,這又是很值得的了。2組合電機(jī)的安裝顯然,高轉(zhuǎn)矩高效率高電壓變功率智能驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng),是有其特殊的機(jī)械構(gòu)造的,這就是完全機(jī)電一體化控制的輪轂電機(jī)車輪。其獨(dú)有的2種特殊結(jié)構(gòu)形式,即安裝在電動(dòng)汽車輪轂車輪里的構(gòu)造如圖4所示。圖4a所示輪轂電機(jī)車輪,適合小功率電動(dòng)汽車使用,圖4b所示輪轂電機(jī)車輪,適合大功率電動(dòng)汽車使用。這2種輪轂電機(jī)車輪的制造與安裝方法很相似,可簡(jiǎn)述于下。把占傳統(tǒng)常規(guī)三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)質(zhì)量一半以上的鑄鐵外殼去掉,同時(shí)改變電機(jī)初級(jí)定子與次級(jí)轉(zhuǎn)子的機(jī)械結(jié)構(gòu)形式,分別構(gòu)造成一種平面圓環(huán)旋轉(zhuǎn)電機(jī)和一種外轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)電機(jī)。把這兩個(gè)新結(jié)構(gòu)電機(jī)的初級(jí)定子2,分別安裝在兩個(gè)車軸1上,通過定子機(jī)架6、機(jī)架座5、銷鍵等,分別使這兩個(gè)定子2與這兩個(gè)車軸1聯(lián)結(jié)固定成為兩個(gè)都靜止不動(dòng)的機(jī)械整體。再把兩個(gè)車輪轂9,分別安裝固定在這兩個(gè)靜止不動(dòng)的車軸軸承7上面,并同樣是分別罩在這兩個(gè)車軸1上的電機(jī)初級(jí)定子2的外面。在面對(duì)平面圓環(huán)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的初級(jí)定子2平面圓環(huán)面的車輪轂9里面,首先要安裝固定好平面圓環(huán)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的次級(jí)轉(zhuǎn)子3平面圓環(huán)面,以使初級(jí)定子2平面圓環(huán)面與其次級(jí)轉(zhuǎn)子3平面圓環(huán)面之間的間隙4,符合電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的結(jié)構(gòu)要求。在面對(duì)外轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)電機(jī)的初級(jí)定子2外圓環(huán)面的車輪轂9里面,也是首先要安裝固定好外轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)電機(jī)的次級(jí)轉(zhuǎn)子3內(nèi)圓環(huán)面,以使初級(jí)定子2外圓環(huán)面與其次級(jí)轉(zhuǎn)子3內(nèi)圓環(huán)面之間的間隙4,符合電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的結(jié)構(gòu)要求。至此,2種不同結(jié)構(gòu)的輪轂電機(jī)車輪,均已構(gòu)造完畢。3新型驅(qū)動(dòng)電動(dòng)系統(tǒng)的制造和應(yīng)用筆者之所以把這個(gè)新設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)也稱之為“系統(tǒng)”,除了電動(dòng)機(jī)本身就是一個(gè)小的系統(tǒng)外,就是因?yàn)樗€必須要有其獨(dú)特的電機(jī)電子控制器系統(tǒng)為支撐。當(dāng)今的電力電子器件品質(zhì)都很好,都經(jīng)得起高電壓、大電流長(zhǎng)時(shí)間的沖擊使用(如電力機(jī)車?yán)瓌?dòng)5000t列車前進(jìn)時(shí),其控制晶閘管的輸出電流接近3000A)。而這些充分的現(xiàn)代技術(shù)和物資保證,就是制造新型驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)。筆者認(rèn)為新型驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)里涉及的一些新技術(shù)要點(diǎn),以現(xiàn)代電機(jī)控制技術(shù)的水平來看都能完全解決。下面把新型驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中遇到的一些主要的、核心的新技術(shù)要點(diǎn),作為新系統(tǒng)必須控制的關(guān)鍵問題在這里提出。3.1獨(dú)特的電池管理方法和系統(tǒng)由于要產(chǎn)生和供給遠(yuǎn)高于一般蓄電池所能產(chǎn)生的極高電壓,故電動(dòng)汽車新的電池配置、管理與系統(tǒng)功能等,都要重新考慮設(shè)計(jì)。3.2階梯電壓變換供給電路1)需要具備高壓逆變功能,且有多種生成方法,可生成多檔控制高壓電源。如依據(jù)電流檢測(cè)結(jié)果,實(shí)時(shí)地生成新檔次階梯電壓,供電機(jī)使用升入高一檔次的電壓,或使用降入低一檔次的電壓。也可以一次同時(shí)生成3個(gè)相鄰檔次的階梯電壓,電機(jī)總是在使用中間檔次的電壓,而相鄰的高、低檔次電壓,都可隨時(shí)準(zhǔn)備被接替使用。階梯電壓檔次的數(shù)目越大,即相鄰檔次的差值越小,則電機(jī)功率變化就越頻繁,輸出效率也越高。而頻繁的電壓生成、變換等,加重了控制系統(tǒng)的工作量,提高了控制系統(tǒng)的制造成本。為達(dá)到成本效益的最佳平衡點(diǎn),需要通過實(shí)踐來修正階梯電壓的生成、使用、設(shè)計(jì)與制造;也需要開發(fā)設(shè)計(jì)改進(jìn)寬范圍階梯電壓的變換供給電路的硬件和軟件。2)高壓變頻電流輸出控制,使新電機(jī)轉(zhuǎn)速在0~15000r/min。3)電子差速器控制2個(gè)或多個(gè)輪轂電機(jī)車輪的同步(或者主動(dòng)、或者從動(dòng)),以及車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)控制內(nèi)圈輪子與外圈輪子之間的差速等。3.3電機(jī)電壓的實(shí)時(shí)追蹤檢測(cè)1)電機(jī)電流的實(shí)時(shí)追蹤檢測(cè),與新生成的或嵌入固定的比較電流表對(duì)比、分析、處理等。2)電機(jī)電壓的實(shí)時(shí)追蹤檢測(cè),與新生成的或嵌入固定的比較電壓表對(duì)比、分析、處理等。3)高壓電機(jī)運(yùn)行中的實(shí)時(shí)追蹤檢測(cè),及預(yù)先做好人身、財(cái)產(chǎn)、設(shè)備的安全防護(hù)工作等。4電動(dòng)汽車車輪動(dòng)力系統(tǒng)使用功能及應(yīng)用說明下面僅對(duì)使用本新型驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成的“電動(dòng)汽車輪轂電機(jī)車輪動(dòng)力系統(tǒng)”及其與眾不同的機(jī)械結(jié)構(gòu),將會(huì)給現(xiàn)代電動(dòng)汽車帶來的一些特別的使用功效,作一些簡(jiǎn)要的說明。1大力推進(jìn)機(jī)械傳動(dòng),減輕了車輛管理的質(zhì)量首先是可以去掉沉重的電機(jī)鑄鐵外殼,其次是去掉了沉重的機(jī)械齒輪變速器、聯(lián)軸器、傳動(dòng)軸等大批機(jī)械傳動(dòng)部件,使整車減輕的質(zhì)量達(dá)200~500kg,從而大大降低了生產(chǎn)成本,增大了車內(nèi)使用空間。2汽車節(jié)省遇相應(yīng)能量的回收因?yàn)檎囐|(zhì)量大大地減輕了,取消和節(jié)省了傳動(dòng)機(jī)械磨損的能耗,又比內(nèi)燃機(jī)汽車節(jié)省遇紅燈時(shí)消耗的車耗總能量中的5%~10%以上的無用功能量;另外還可以回收制動(dòng)力能量等。粗略地估算,將比老式電動(dòng)汽車節(jié)省整車蓄電池能量的50%~70%,或者比混合動(dòng)力汽車少消耗其總能量的60%~90%。3省出載質(zhì)量由于大大地減輕了汽車整車的總質(zhì)量,電機(jī)總功率最大值也大大增大,以及取消了機(jī)械齒輪變速器、聯(lián)軸器、傳動(dòng)軸等,節(jié)省了被傳動(dòng)機(jī)械磨損消耗掉的大量電能,又可以用省出的載質(zhì)量來裝載更多的蓄電池能量,也就必然大大增加電動(dòng)汽車的行駛速度和距離。一般來說,比較老式電動(dòng)汽車,可以增加行駛距離150%以上,完全消除了電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)與內(nèi)燃機(jī)汽車動(dòng)力系統(tǒng)在汽車行駛速度和距離方面的差距。4電磁大汽車車輪對(duì)一般電動(dòng)小汽車而言,其每一個(gè)輪轂電機(jī)車輪里的電機(jī)功率范圍,以目前的新技術(shù)來看,應(yīng)該是可以做到5~40kW。4個(gè)車輪的電機(jī)總功率范圍,可以在20~160kW(僅用2個(gè)輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)為10kW)。對(duì)一般電動(dòng)大汽車(如電動(dòng)公交汽車、無軌電車、長(zhǎng)途客車、貨柜車、特種車、大卡車、越野車、越野軍車、軍車等)而言,其每一個(gè)輪轂電機(jī)車輪里的電機(jī)功率范圍,可以在12~90kW。4個(gè)車輪的電機(jī)總功率范圍,可以在48~360kW(僅用2個(gè)輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)為24kW)。顯然,這個(gè)輪轂電機(jī)車輪動(dòng)力系統(tǒng)的電機(jī)總功率數(shù)值范圍,不僅完全滿足了電動(dòng)汽車起步、爬坡和行駛的大轉(zhuǎn)矩及恒功率等使用需要,而且還達(dá)到或超過了現(xiàn)在一般內(nèi)燃機(jī)汽車動(dòng)力系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)和技術(shù)要求,完全消除了電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)與內(nèi)燃機(jī)汽車動(dòng)力系統(tǒng)在汽車總功率方面的差距。整車從2個(gè)到10個(gè)以上的車輪,都可以很方便地全部使用這種輪轂電機(jī)車輪,即成倍地增加了現(xiàn)代電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)使用電機(jī)的最大功率值。5電機(jī)轉(zhuǎn)子靜止不動(dòng)新型驅(qū)動(dòng)電機(jī)去掉了鑄鐵外殼,使其轉(zhuǎn)子變得很輕巧,且車軸與電機(jī)定子都是靜止不動(dòng)的,只是輕巧的電機(jī)轉(zhuǎn)子和輪轂車輪旋轉(zhuǎn)。這比轉(zhuǎn)動(dòng)粗重的車軸和輪轂車輪來說,顯然是減少了轉(zhuǎn)動(dòng)部件的總質(zhì)量,即減小了“陀螺效應(yīng)”對(duì)電動(dòng)汽車高速運(yùn)行的影響。6提高了現(xiàn)代電動(dòng)汽車制動(dòng)的可靠性輪轂電機(jī)車輪動(dòng)力系統(tǒng)可以完全使用電力制動(dòng)新技術(shù)系統(tǒng),此電力制動(dòng)新技術(shù)系統(tǒng)顯然比內(nèi)燃機(jī)汽車傳統(tǒng)的機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)更簡(jiǎn)單,反應(yīng)更快,效率更高,制動(dòng)距離更短,故明顯地提高了現(xiàn)代電動(dòng)汽車制動(dòng)的可靠性。71磁阻動(dòng)態(tài)能量回收系統(tǒng)的便利性新型驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)一般是設(shè)計(jì)在特定要求的制動(dòng)條件下,能夠自動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電機(jī)發(fā)電,很方便地實(shí)現(xiàn)磁阻制動(dòng)時(shí)的機(jī)械動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能蓄存。8機(jī)械噪聲源電子環(huán)境輪轂電機(jī)車輪動(dòng)力系統(tǒng)里無內(nèi)燃機(jī),無機(jī)械齒輪嚙合、離合、變速,無聯(lián)軸器、傳動(dòng)軸傳動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)等大的機(jī)械噪聲源,從而使現(xiàn)代電動(dòng)汽車處于幾乎無噪聲的行駛環(huán)境中。使用純電力驅(qū)動(dòng)的輪轂電機(jī)車輪動(dòng)力系統(tǒng),不會(huì)對(duì)城市和鄉(xiāng)村的空間排放有毒污染物和有害氣體,這顯然是非常有利于自然生態(tài)環(huán)境和城市生態(tài)環(huán)境保護(hù)的。9控制電機(jī)車輪旋轉(zhuǎn)現(xiàn)代電動(dòng)汽車的轉(zhuǎn)向盤操作駕駛系統(tǒng),都是使用計(jì)算機(jī)、逆變、變頻、調(diào)壓技術(shù)等來直接控制電力驅(qū)動(dòng)輪轂電機(jī)車輪旋轉(zhuǎn)的,可以很方便地操縱、控制電動(dòng)汽車的行駛速度。10無機(jī)汽車“易于溫氣機(jī)”和“低低頻燃燒”的固有缺陷輪轂電機(jī)車輪動(dòng)力系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)車輪,既可以在地球上任意低的溫度下起動(dòng),又可以在任意低的轉(zhuǎn)速下行駛。112提高車輛的行駛穩(wěn)定性電動(dòng)汽車不需要設(shè)置驅(qū)動(dòng)橋等,整車的重心高度可以降低,提高了車輛的行駛穩(wěn)定性。122新發(fā)動(dòng)機(jī)的自然冷卻能力新電機(jī)特殊的結(jié)構(gòu)與安裝位置,使它完全可以自然風(fēng)冷,而無須使用水箱循環(huán)水冷。5項(xiàng)目的基本情況本文介紹的輪轂電機(jī)已獲發(fā)明專利(專利號(hào):ZL200420076813