轮毂电机设计计算
电动汽车轮毂电机功率计算
电动汽车轮毂电机功率、扭矩初步计算目标车型：smart1.电动汽车以最大车速80KM/H在水平平路面行驶所消耗功率：满载：P u=10.9∗(1050∗9.83600∗0.018∗90+0.4∗2.476140∗903)=（4.6305+3.83）/0.9=9.4Kw2.电动汽车以20K M/H爬上一定坡度所消耗功率：满载：P i=1η∗(m∗g3600∗f∗V i+C D∗A76140∗V i3+m∗g∗i3600∗V i)=1 0.9∗(550∗9.83600∗0.018∗20+0.4∗2.476140∗203+550∗9.83600∗0.3∗20)=13Kw3.额定功率选取满载：P e=max[{P u、P i、P i}]=12Kw4.电机最大功率P max=λ∗P【λ=1.2】=15Kw电机转速确定：n=1000∗V 60∗pi∗D根据设计车速及最高车速可分别计算出对应的转速区间n max=1000∗9060∗pi∗0.599=800r/min一般转速区间：n=1000∗6060∗pi∗0.599=530.6r/min1.电机额定功率点选取：根据电机特性曲线以及行车过程中对电机的要求可以看出，电机在运行过程中，需经历恒扭矩段和恒功率段。
在恒功率段，要求电机克服最大功率。
故，取最大车速对应的功率为额定功率。
P e′=P max2=6Kw 最大功率P max=7.5Kw2.电机额定转速由于为轮毂直接驱动型汽车，故选取汽车常用行驶车速对应电机转速作为轮毂电机的额定转速。
汽车在城市工况下的常用行驶车速为：40-60km/h。
此处选择额定转速567r/min（对应车速：60km/h）。
3.电机额定扭矩选择：选定了电机的额定转速与额定功率后，根据功率与扭矩的换算关系可求的电机额定扭矩值。
T e=9549∗P enT e=9549∗6 567=101.1 N·m而根据电动汽车以60km/h在水平路面行驶的最大转矩T max≥D2*(m∗g∗f+C D∗A21.15∗V max)≥D2*(m∗g∗f+C D∗A21.15∗V max2)≥0.2806*（550*9.8*0.015+0.4∗2.421.15∗602）=（80.85+163.4）*0.2806=76.043N·m综合以上计算结果，电机额定扭矩取101N·m电机扭矩计算1.扭矩与电机转速、电机功率的关系T e=9549∗P en2.电动汽车以最大速度在水平路面行驶的最大转矩T max≥D2*(m∗g∗f+C D∗A21.15∗V m ax)≥D2*(m∗g∗f+C D∗A21.15∗V max2)≥0.2806*（550*9.8*0.015+0.4∗2.421.15∗802）=（80.85+160）*0.2806=68.4N·m3.爬坡工况下电动汽车最大转矩T MAX计算公式：T max≥D2*(m∗g∗f∗cosαmax+m∗g∗sinαmax+C D∗A21.15∗V2j)=0.2993*（550*9.8*0.018*0.956+1050*9.8*0.3+0.4∗2.421.15∗20）=（77.32+1575.1+18.16）*0.2806=463.92N·m性能校核：根据前述提出的整车性能指标，参考路面附着情况，对整车进行动力性校核。
AGV用轮毂电机参数计算和结构设计
AGV用轮毂电机参数计算和结构设计AGV（Automated Guided Vehicle）称为自动导向运输车，是指设置了光学或者电磁等自动导引装置，能够按照规定的路径行驶且具有安全保护的运输车。
AGV具有行動灵活、运输效率高的特点，广泛地应用于工业企业中的生产车间和仓库，对工业生产和物流管理具有重要的意义。
1 轮毂电机的结构1.1 轮毂电机的优势在AGV中目前的动力装置是通过电机将电能转化为机械，能通过减速机构传递到车轮产生AGV的动力，这种机构导致效率低，能耗高。
由于通过减速机进行传递，使得系统寿命受减速器的影响而降低。
而轮毂电机直接与车轮连接，直接将电能转化为AGV需要的机械能，因此效率高，使得AGV具有更长的里程，进一步提高了AGV的效率。
1.2 轮毂电机的结构设计意大利CFR公司的MRT系列轮系统因其优良的品质在AGV中使用比较普遍。
本文针对其MRT05.AC001产品参数作为轮毂电机设计的基本要求。
轮毂电机的结构如图1所示。
在外形尺寸上，由图1可见MRT05.AC001产品轮中心距左侧为129，；距右侧为155，轴向长度为284，本文设计的轮毂电机，轮中心距左侧为71.5，距右侧为146.5，轴向长度为218；因此本文设计的轮毂电机更有利于空间布置。
2 轮毂电机的参数计算2.1 轮毂电机的技术参数要求电机本体采用外转子结构，绕组采永注塑工艺，满足电机开式结构要求，具有防水防潮的能力。
极槽配合为22/24，绕组系数为0.949。
轮毂电机参数与MRT05.AC001对比见表1。
2.2 轮毂电机的空载性能计算为减小样机风险，对电机本体的设计采用有限元法，通过对轮毂电机建立电磁模型，设定边界条件，赋予材料属性，划分网格进而得数值结果，并对结果进行分析。
由图2可以看出，定子齿部磁密为1.52T，定子轭部为1.08T，转子轭部为0.99T，因此还有进步优化的空间。
通过空载性能计算得到空载反电势为20V。
电动自行车用轮毂电机设计及其特性研究
学校ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ码：10213 密级：公开
工学硕士学位论文
电动自行车用轮毂电机设计及其特性研究
（应用型）
硕 士 研 究 生：王殿明
导
师：郝明晖 教授
申 请 学 位：工学硕士
学
科： 机械设计及理论
所 在 单 位：机电工程学院
答 辩 日 期：2011 年 6 月
授 予 学 位 单 位： 哈尔滨工业大学
Classified Index: TM351 U.D.C: 621
Aimed at the cogging torque of the wheel motor, further optimization of torque characteristics was made. Establish the analytical model of cogging torque. Through analyzing the analytical model, got the method to weaken cogging torque, and analyzed the influence of different electromagnetic scheme to cogging torque. Based on the MATLAB/Simulink, build the simulation platform of wheel motor. Using the simulation analysis to get the start-up characteristics includes the response characteristics of peed, torque and three-phase currents.
电动车用轮毂电机的负载磁场解析计算
汽 车 工 程Automotive Engineering 2020年（第42卷）第12期2020(Vol.42)No.12doi ：10.19562/j.chinasae.qcgc.2020.12.007电动车用轮毂电机的负载磁场解析计算**重庆市自然科学基金博士后科学基金(cstc2020jcyj-bsh0129)和国家重点研发计划(2018YFB1600500)资助°原稿收到日期为2020年2月19日，修改稿收到日期为2020年4月20日°通信作者:徐进，教授，博士生导师,E-mail ：yhnl_996699@ 163. com°张河山「，邓兆祥2,杨明磊3，罗 杰1，徐 进1(1.重庆交通大学交通运输学院，重庆 400074； 2.重庆大学汽车工程学院，重庆 400044；3.同济大学汽车学院，上海200092)[摘要]为克服有限元分析反复建模复杂、计算耗时耗资源等缺点，提岀一种兼顾精度和效率的磁场解析建 模方法°以一台48槽16对极的表面嵌入式外转子轮毂电机为研究对象，利用子域技术在二维极坐标系下建立了轮毂电机的负载磁场解析模型°将电机整个求解域划分为定子绕组槽、槽开口、气隙和永磁体转子槽4类子域°根据激励源的不同，分别在不同子域求解矢量磁位的拉普拉斯或泊松方程°利用相邻子域间的边界条件求解各子域 的矢量磁位通解,进而得到轮毂电机的磁场分布、反电动势、电感和转矩等电磁性能,并对比分析了开口槽结构的计 算结果°通过有限元分析与样机试验验证了解析模型的准确性°在此基础上,进一步研究了极弧系数和槽开口宽度对转矩的影响,结果表明：当该电机的极弧系数为0. 825、槽开口角宽度为2. 169°时,输岀转矩平均值从原样机的 160. 75 N - m 提高至165. 08 N • m,转矩脉动率从& 8%降低至3. 025%°关键词：轮毂电机;子域技术;解析建模:磁场分布:转矩Analytical Calculation of Loaded Magnetic Field in Hub Motorfor Electric VehicleZhang Heshan 1, Deng Zhaoxiang 2, Yang Minglei 3, Luo Jie 1 & Xu Jin 11. Co 〃ege of Tra^^ic & Transportation , Chongqing Jiaoio^g University , Chongqing 400074 ；2. Schoo/ of Automotive Engineering , Chongqing University , Chongqing 400044 ；3. Schoo/ of Automotive Studies , Tongi University , Shanghai 200092[Abstract ] To overcome the shortcomings of finite element analysis ( FEA) , i.e., tedious iterative modelingand time-and resource-consuming etc., a magnetic field analytical modeling method is proposed , concurrently con sidering both accuracy and efficiency.Taking a 48-slot/16-pole pair hub motor with surface-inset external rotor as study object , the loaded magnetic field analytical model of hub motor is established under a 2D polar coordinate sys tem by using subdomain technique.The entire solution domain of the motor is divided into four types of subdomains , i.e., stator winding slots , slot openings , air gap and permanent magnet rotor slots , and the Laplace ' s or Poisson ' sequation of magnetic vector potential is solved in different subdomain according to different excitation source. Then, the boundary conditions between adjacent subdomains are used to solve the general solution of the magnetic vectorpotential in subdomain, and the electromagnetic performance such as magnetic field distribution, back electromotiveforce, inductance and torque are further calculated , and which with different slot opening structures are compared. FEA and prototype tests are conducted to validate the correctness of analytical models, and on this basis, the effectsof polar arc coefficient and slot opening width on torque are further studied. T he results show that with a polar arc co efficient of 0.825 and a slot opening angular width of 2.169° , the average output torque increases from original 160.75 N • m to 165.08 N • m, and the torque pulsation rate reduces from original 8.8% to 3.025%.Keywords : hub motor ； subdomain technique ； analytical modeling ； magnetic field distribution ； torque-1656-汽车工程2020年（第42卷）第12期前言应对全球能源危机和环境恶化的严峻挑战，近年来各种形式的电动汽车成为世界各国汽车工业发展的热点。
电动汽车用永磁同步轮毂电机的设计及分析
摘要作为清洁能源汽车，电动汽车具有高能效，低噪音和零排放，成为世界新能源汽车发展的主要方向。
而对于永磁同步电动机，其结构简单，运行效率高，功率密度高，调速性能优良，符合电动汽车用电动机的要求。
因此，它在汽车工业中受到很多关注，并已广泛应用于电动汽车领域。
本文在有限元分析的基础上，采用场路结合的设计方法进行了电动汽车用永磁同步轮毂电机的设计和运行特性分析。
分析磁路结构参数变化对电机性能的影响，开发出适用于电动汽车的高效率、高功率密度、高过载能力的驱动电机，并由此总结了适用于电动汽车驱动的永磁同步电动机的设计方法，为后续系列产品的开发奠定了基础。
本文的主要研究工作有以下几个部分：根据电动汽车发展的关键技术，结合电动汽车的特殊运行条件和动力驱动特性，分析各种电动机性能的优缺点。
本文选择内置永磁同步电动机作为研究对象，通过对其结构特点和工作原理的分析，确定设计任务目标，使设计突出电动汽车驱动电机的特性。
以有限元软件为基础，依据电机学和相关电磁场理论，本文采用场路结合设计方法，确定了电机的设计方案，进行了电机主要尺寸设计、绕组方案确定、极槽配合选择、永磁体参数计算、永磁体充磁方向分析、气隙长度的设计等工作，完成样机的初步设计方案；然后根据电机电磁设计方案，建立有限元求解模型，对电机进行有限元分析计算，主要是对电机的空载、负载及过载工况进行仿真，并在此基础上研究电机的磁场分布、气隙磁密、空载反电动势、齿槽转矩、转矩转速以及永磁体涡流损耗等；研究相关结构的参数变化对电机的影响；从转子结构方面分析电机的弱磁扩速性能；为保证所设计的电机结构在运行时能够满足实际工况的机械强度需求，还对电机进行机械结构仿真，确保电机的各部分的应力能够满足所用材料的屈服强度的要求，保证电机的稳定运行。
最后依据设计结果制作了额定功率8.5kW、额定转速650r/min的样机，对样机的性能进行试验测试，测试结果表明样机具有较大的过载倍数和高效运行区域，达到预期设计目标。
基于Motor-Cad的直驱式轮毂电机的优化设计与性能分析
基于 Motor-Cad的直驱式轮毂电机的优化设计与性能分析摘要： Motor-Cad是十分强大的电机设计分析工具。
本论文基于Motor-Cad设计了某功率型号的外转子直驱式轮毂电机并对其性能进行了研究，电机采用永磁同步电动机，相对于传统的车用驱动电机，这种电机具有高效、高功率密度、结构简单紧凑等一系列优点，特别适合作为车用电机使用，对其性能的研究也表明，设计的电机能够完全满足电动车使用要求。
关键词：外转子；直驱式；轮毂电机；永磁同步电动机0引言当今世界能源短缺和环境污染问题日益严重，因此开发零排放的电动汽车是解决此类问题的重要举措之一。
将电驱动汽车取代传统的燃油汽车成为现代汽车工业的发展趋势，与燃油汽车相比，电动汽车采用电动机作为驱动源，省略了减速器、差速器，直接将电动机安装在汽车车轮上，大大提高了汽车的效率。
本文所设计的直驱式车用电动机采用永磁同步电机，具有高效率、高功率密度、结构简单、易于控制等一系列优点。
1轮毅电机技术与直驱式轮毂电机概述1.1轮毅电机技术要求在设计轮毅电机时应当满足以下技术要求:（1）结构紧凑，质量轻盈。
由于需要将整个驱动装置安装在密闭狭小的轮毅内部，因此在电机设计时要尽量紧凑。
同时，又因为其被放置在车轮内部，汽车的簧下质量也会相应地有所增加。
为了达到操纵平稳、乘坐舒适的要求，就需要减少汽车的簧下质量，因此轮毅电机的设计需要实现轻量化。
（2）较宽调速范围、较强过载能力和较高功率密度。
调速范围宽和过载能力强能够使电动汽车在动力方面的需求得到满足。
由于轮毅电机安装空间有限，但其对电动汽车进行驱动时也需要输出较大的功率，因此它还需要具有较大的功率密度。
（3）优良的密封性、散热性和可靠性。
从轮毅电机的防护和保养来看，由于轮毅电机长期工作在离地面较近的区域，很容易接触灰尘、泥上等污物，这就需要电机有很好的密封性。
又由于轮毅电机安装在车轮轮毅内部密闭空间内，当它运行时就会产生大量的热，这种特殊的工作特性导致它的工作温度容易变得过高，因此对散热性能有很高的要求。
双绕组切换型轮毂电机的结构设计及控制
双绕组切换型轮毂电机的结构设计及控制孙振杰;许东来;万梦;郑然【摘要】In order to improve the maximum mileage, maximum speed, the performances of starting and climbing of the wheel hub motor for electric vehicle, the control system of the double-windings series-parallel switched wheel hub motor was designed. The motor type selection and the pole pairs were analyzed. And the motor performances with low speed high torque and wide-range speed were analyzed. Two sets of stator windings were adopted for motor, and double-windings series-parallel switched circuit was analyzed and designed. Two sets of stator windings were adopted for motor, and double-windings series-parallel switched circuit was analyzed and designed. As a result, the motor can run with high speed when the windings are in parallel operation. When the windings are in serial operation, the motor torque can increase by one time with the same bus current, which can avoid damaging the power system and motor body. The double-windings wheel motor speed control system was studied, which meets the electric vehicle running conditions. The double-windings wheel motor control system simulation model was established in MATLAB/Simulink platform. The simulation results show that the windings series-parallel switched can make the motors have good mechanical properties and meet the performance requirements for electric vehicle.%为提高轮毂电机电动汽车的最大续驶里程、最大转速、起动性能及爬坡性能，设计了双绕组串并联切换的轮毂电机控制系统。
电动代步车用轮毂电机的优化设计
【 关键词 】 汽车工程 ； 电动代 步车； 轮毂 电机 ； 优化设计 【 中图分 类号 】 Ｕ４ ９１ ６ ． ３ 【 文献标识码 】 Ａ 【 文章编号 】 １０ — ７ Ｘ（０ ０ ０ — ０ ３ ０ ０ ３ ７ ３ ２ １ ）５ ０ ５ — ２
０ 引 言
式 中 ： 输 出功 率 ； Ｐ为 各类 损 耗 之 和 （ 括 铜损 Ｐ为 包
一
轮毂 电机 的优 化 问题 可 描 述 为一 个 有 约束 、 目 多 标、 多变量 、 峰值 的复 杂非线 性 的 问题 ： 多
ｆ ｎ（ ， ｆＸ） ｍｉ
ｘ∈ ． 尺
１（） ０ 岛ｘ ≤ ，
１ 优 化 变量 的选取 ． ２
Ｊ ｌ２ ， ． ＝ ，…．
式 中 ： ㈣ 为优 化 目标 函数 ； 为 约束 条 件 函数 ； 厂 ｇ ｍ 为约束 条件 数 ； 为变量 数 ； 为优 化变 量 。 ／ ＇ ｔ 根据 电机 的设计 特点 ， 取 以下优 化设计 变 量 ： 选 定 子外 径 （ ）定 子 内径 （ 。 、 子铁 心 长度 （ 、 Ｄ。 、 ｄ ）定 Ｌ ） 极对 数 （ 、 子槽 数 （ ） 每相 导 体 数 （ ） 永 磁 体 径 向 Ｐ） 定 、 、 高 度 （ 、 ｈ ） 铜线 面积 （ ） 由于结 构 工 艺 要 求 ， ＇ 。 ｓ 电机 中许 多结 构 尺寸 都 不是 连 续 的变量 ， 如： ｍ 例 以 ｍ为单 位时 ， 定子 的 内外 径 、 心 长 度都 要 取标 准 系列 ， 相 铁 每 导体 数要 取整 数 。
表 １ 轮 毂 电机 优 化 前 后 性 能 比 较
优 化 参 数 优化前 优 化后
效率仂
６． ４９ ８
７． ８３ ２
电动汽车轮毂电机功率计算
电动汽车轮毂电机功率、扭矩初步计算目标车型：smart1.电动汽车以最大车速80KM/H在水平平路面行驶所消耗功率：满载：P u=10.9∗(1050∗9.83600∗0.018∗90+0.4∗2.476140∗903)=（4.6305+3.83）/0.9=9.4Kw2.电动汽车以20K M/H爬上一定坡度所消耗功率：满载：P i=1η∗(m∗g3600∗f∗V i+C D∗A76140∗V i3+m∗g∗i3600∗V i)=1 0.9∗(550∗9.83600∗0.018∗20+0.4∗2.476140∗203+550∗9.83600∗0.3∗20)=13Kw3.额定功率选取满载：P e=max[{P u、P i、P i}]=12Kw4.电机最大功率P max=λ∗P【λ=1.2】=15Kw电机转速确定：n=1000∗V 60∗pi∗D根据设计车速及最高车速可分别计算出对应的转速区间n max=1000∗9060∗pi∗0.599=800r/min一般转速区间：n=1000∗6060∗pi∗0.599=530.6r/min1.电机额定功率点选取：根据电机特性曲线以及行车过程中对电机的要求可以看出，电机在运行过程中，需经历恒扭矩段和恒功率段。
在恒功率段，要求电机克服最大功率。
故，取最大车速对应的功率为额定功率。
P e′=P max2=6Kw 最大功率P max=7.5Kw2.电机额定转速由于为轮毂直接驱动型汽车，故选取汽车常用行驶车速对应电机转速作为轮毂电机的额定转速。
汽车在城市工况下的常用行驶车速为：40-60km/h。
此处选择额定转速567r/min（对应车速：60km/h）。
3.电机额定扭矩选择：选定了电机的额定转速与额定功率后，根据功率与扭矩的换算关系可求的电机额定扭矩值。
T e=9549∗P enT e=9549∗6 567=101.1 N·m而根据电动汽车以60km/h在水平路面行驶的最大转矩T max≥D2*(m∗g∗f+C D∗A21.15∗V max)≥D2*(m∗g∗f+C D∗A21.15∗V max2)≥0.2806*（550*9.8*0.015+0.4∗2.421.15∗602）=（80.85+163.4）*0.2806=76.043N·m综合以上计算结果，电机额定扭矩取101N·m电机扭矩计算1.扭矩与电机转速、电机功率的关系T e=9549∗P en2.电动汽车以最大速度在水平路面行驶的最大转矩T max≥D2*(m∗g∗f+C D∗A21.15∗V m ax)≥D2*(m∗g∗f+C D∗A21.15∗V max2)≥0.2806*（550*9.8*0.015+0.4∗2.421.15∗802）=（80.85+160）*0.2806=68.4N·m3.爬坡工况下电动汽车最大转矩T MAX计算公式：T max≥D2*(m∗g∗f∗cosαmax+m∗g∗sinαmax+C D∗A21.15∗V2j)=0.2993*（550*9.8*0.018*0.956+1050*9.8*0.3+0.4∗2.421.15∗20）=（77.32+1575.1+18.16）*0.2806=463.92N·m性能校核：根据前述提出的整车性能指标，参考路面附着情况，对整车进行动力性校核。
关于轮毂电机产品的技术说明
图 1 Protean Electric 四轮独立电动汽车轮毂式驱动[1]
然而， 作为四轮独立驱动电动汽车的轮毂电机， 对其性能也提出了更高要求： （1）尺寸紧凑、重量轻、转动惯量小、功率密度高； （2）在启动和爬坡等低速工况时输出扭矩大，高速巡航时输出功率大； （3）输出等功率（恒功率运行范围内）的转速变化范围区间很大； （4）瞬时功率大，扭矩响应快； （5）宽转速变化范围内效率高（高效范围区广） ； （6）能量回馈制动效率高； （7）各种运行工况下可靠性和鲁棒性高，容错运行能力强； （8）价格合理。
2714-2720.
[4] Wang J, Xia Z.P, Howe D. Three-phase modular permanent-magnet brushless machine for
torque boosting on a downsized ICE vehicle. IEEE Transactions on Vehicular Technology,
主，电机相数多为三相，集中式绕组居多。单轮大功率轮毂电机（大于 12kW）一般为 水冷方式，硅钢片材料以 0.35mm 为主，直驱形式的电机最高转速一般小于 1200r/min。 学术研究和实际产品中最高转矩密度实测值与丰田普锐斯系列集中式驱动电机相似 （<45Nm/L） 。
鉴于本项目的研究对象为四轮独立驱动轮毂电机系统， 下面的分析以艾德斯A轮样 机为主要对比对象进行分析。图 23 为其结构图，具体的设计参数如表 6 所示。经研究 发现，该电机采用多单元方式提高系统可靠性与容错运行能力， 即沿着圆周一共布置有 8 个三相外转子表贴式永磁同步电机，每个电机为 9 槽 10 极，故整个圆周一共有 72 槽/80 极，采用集中式电枢 绕组以减小端部长度和提高功率密度。由表 6 可知，该电机 的转矩密度和比转矩都较大。然而经研究发现，由于轮毂电机多采用直驱工作方式，转 速较低，极对数较多，传统转子永磁型结构存在如下技术瓶颈：
轮毂电机电动车流场特性数值计算
其通 风 冷 却设 计 不 合 理 ， 就会 产生 轮 毂 电机 和制 动
器 过热 问题． 轮边 驱动 电 动 车 的研 发 在 国际 上 日趋 活 跃 ， 日 本庆 应 义塾大 学清水 浩教 授领 导 的 电动汽 车 研究 小 组 在 过 去 的十 几 年 中 ， 一 直 以基 于 轮毂 电机 的 全轮 驱 动 电动 汽 车 为研 究 对 象 ， 至 今 已试 制 了 ５种不 同 型 式 的样 车 ［ １ ］ ． 同济大 学 汽车学 院在 ２ ０ ０ ２ ， ２ ０ ０ ３和 ２ ０ ０ ４年分别 推 出了采用 轮毂 电机驱 动 系统 的四轮驱 动燃 料 电 池 微 型 电动 汽 车 动 力 平 台 “ 春晖一号” 和 “ 春晖二 号 ” ＿ ３ ］ ． 轮边 驱 动 系统 结 构 研 究 日趋 成 熟 ，
文章编号 ： ０ ２ ５ ３ — ３ ７ ４ Ｘ （ ２ ０ １ ３ ） １ ２ — １ ８ ７ ２ — ０ ７
轮 毂 电机 电动 车流 场 特 性数 值 计 算
杨志刚 ， 苗 露 ， 赵 兰萍 ， 李启 良
（ １ ． 同 济大 学 上 海 地面 交 通 工 具 风 洞 中 心 ， 上海 ２ ０ １ ８ ０ ４ ； ２ ． 同 济 大 学 机 械 与 能 源 工 程学 院 ， 上海 ２ ０ １ ８ ０ ４ ）
ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｗｉ ｔ ｈ ｆ ｏ ｕ ｒ — ｉ ｎ — ｗｈ ｅ ｅ ｌ — ｍｏ ｔ ｏ ｒ ，ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｍｐ ｕ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｏ ｆ ｆ ｌ ｏ ｗ ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ ｗｉ ｔ ｈ ｆ ｒ ｏ ｎ ｔ ｅ ｎ ｄ ａ ｉ ｒ ｆ ｌ ｏ ｗ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ，Ｓ Ｏ ｈｅ ｔ ｅ ｘ ｔ ｅ ｒ ｎ ａ １ ｆ ｌ ｏ ｗ ａ ｒ ｏ ｕ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｗｈ ｅ ｅ ｌ ｓ ｏ ｆ ａ ｎ ｉ Ｄ — ｗｈ ｅ ｅ ｌ — ｍｏ ｔ ｏ ｒ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｉ ｎ ｄ ｅ ａｉ ｔ １ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｗａ ｓ ｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ ．Ａｔ ｈｅ ｔ ｓ ａ ｍｅ ｔ ｉ ｍｅ ． ｈｅ ｔ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｏ ｆ ａ ｎ ｉ ｎ — ｗｈ ｅ ｅ ｌ — ｍｏ ｔ ｏ ｒ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ａ ｎ ｄ ａ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｎ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ １ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｗｅ ｒ ｅ ｃ ｏ ｍｐ ａ ｒ ｅ ｄ ｆ ｏ ｒ ｌ ｏ ｃ ａ ｌ ａ ｎ ｄ ｇ ｌ ｏ ｂ ａ ｌ ｆ ｌ ｏ ｗ ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ ｓ ．
699 轮毂式永磁同步电动机电磁转矩的数值计算与误差分析
图(
由虚位移法计算所得的电磁转矩特性 ./01234!5,602+1 2437809 15/18/520: ); <+3285/ 0603,; !02=4: 图> *+,- > 气隙单元的剖分示意图 G09= ,060352+46 +6 5+3 ,5H 30,+46
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! 网格剖分对电磁转矩计算误差的影响
波永磁同步电机的电磁转矩，均可获得较高的计算 精度。但麦克斯韦应力法具有计算量小和计算精度 高的特点，更适合于电磁转矩的数值计算。 （#）单元剖分的疏密度和形状将直接影响电磁 转矩的计算精度。当运用麦克斯韦应力法计算转矩 时，气隙单元的剖分尤为重要。此此，积分路径所 经的三角元须对称分布（见图 =） ，方可保证转矩 数值解的计算精度。 （>）应用斜槽结构或减小槽口宽度，可以有效 地抑制表面磁极式永磁电机的定位转矩。 参考文献
电动汽车轮毂电机功率计算
电动汽车轮毂电机功率计算电动汽车轮毂电机功率、扭矩初步计算目标车型：smart新换轮月台差伯计算电机转速确定:根据设计车速及最高车速可分别计算出对应的转速区间=800r/min般转速区间：n=朋半出：甜［£ |芒睚兰.“軽忙宜独:520.t mm 匸腊宜径；665.3ITI (TI】/卄十卜 满载：=(4.6305+3.83) /0.9 =9.4Kw2.电动汽车以20K M /H 爬上一定坡度所消耗功率: 】/卄十卜 满载：— ____ ____________ __________=13Kw3.额定功率选取】/卄十卜 满载：=max =12Kw 4. =15Kw电机最大功率【=1.2】尺寸:［碗睥5〔巾州】；題站工比麻】［7I 髓瑋覽St 自段1 in 】F1.电动汽车以最大车速80KM /H 在水平平路面行驶所消耗功率:=530.6r/min1■电机额定功率点选取：根据电机特性曲线以及行车过程中对电机的要求可以看出，电机在运行过程中，需经历恒扭矩段和恒功率段。
在恒功率段，要求电机克服最大功率。
故，取最大车速对应的功率为额定功率。
= --- =6Kw 最大功率2■电机额定转速由于为轮毂直接驱动型汽车，故选取汽车常用行驶车速对应电机转速作为轮毂电机的额定转速。
汽车在城市工况下的常用行驶车速为：40-60km/h。
此处选择额定转速567r/min （对应车速：60km/h）。
3.电机额定扭矩选择：选定了电机的额定转速与额定功率后，根据功率与扭矩的换算关系可求的电机额定扭矩值。
=101.1 N • m而根据电动汽车以60km/h在水平路面行驶的最大转矩___0.2806* (550*9.8*0.015+ ----=(80.85+163.4) *0.2806=76.043N • m101N • m综合以上计算结果，电机额定扭矩取电机扭矩计算1.扭矩与电机转速、电机功率的关系2.电动汽车以最大速度在水平路面行驶的最大转矩—* _____________0.2806* (550*9.8*0.015+=(80.85+160) *0.2806=68.4N • m计算公式:3■爬坡工况下电动汽车最大转矩=0.2993* (550*9.8*0.018*0.956+1050*9.8*0.3+ ---- )=(77.32+1575.1+18.16) *0.2806=463.92N • m性能校核：根据前述提出的整车性能指标，参考路面附着情况，对整车进行动力性校核。
轮毂电机设计计算
2005年第七届上海国际工业博览会参展作品
“春晖三号-嘉乐” 的试制 (2005.10)
可脱卸式车身 新颖别致的外观造型 采用CCD后视镜
“春晖三号-嘉乐”4WD-EV
(2005年第七届上海国际工业博览会参展作品)
基于结构模块化的电动轮汽车底盘设计
扁平化骨架式底盘结构 与可分离的车身
按结构模块化的设计思想，通过 零车轮前束变化双横臂导向机构的提 出，实现了前后轮采用相同结构的双 横臂悬架-电动轮模块。
S>0
S<0
β
1
0 x O y B
O1
α0
O2
同时, 开发视窗式 优化设计与分析软 件，以方便转向梯 形机构优化设计。
轮毂电机的研究开发
提高轮毂电 机与驱动器 效率
轮毂电机 需要解决 的技术问 题
电动轮驱耐久 性
减轻轮 毂电机 质量
轮毂电机参数设计
设计算例
以汽车75km/h的时速行驶作为电机额定工况，进行轮毂电 机的额定功率估算，汽车所受阻力 F 为
2 CD Aua F = Ff + Fw = mgf + 21.15
P=Fv
取额定功率
Pm 略大于计算 P
Mw =
所得的功率
ωm
Pm
额定扭矩为：
以最大爬坡度要求估算电机峰值扭矩，取以15km/h爬20% 的坡度进行考察。汽车所受阻力 F 为：
“春晖一号”(获2002上海国际工业博览创新奖) 同济大学
“春晖二号”低速底盘系统设计试制(2003.2-2003.8)
2003年同济大学学生设计试制“春晖二号”底盘系统 获全国大学生课外科技实践“挑战杯”一等奖
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轮毂电机设计计算
一、介绍
轮毂电机是一种将电机直接安装在车辆的车轮轴上的电机，通过电机
直接驱动车轮转动，实现车辆的驱动。
与传统车辆电机相比，轮毂电机具
有结构简单、能量利用率高等优点。
本文将介绍轮毂电机的设计计算方法。
二、设计参数
1.额定功率（Pn）:轮毂电机的设计功率，通常由车辆的需求来确定。
2.额定转速（Nn）:轮毂电机的设计转速，取决于车辆的最高速度和
车轮直径。
3.额定扭矩（Tn）:轮毂电机的设计扭矩，由车辆的需求和转速来确定。
4.半径(r):车轮半径，决定了电机的大小和比功率。
5.密度(p):车辆的质量密度，用于估算车辆的操作条件。
根据这些参数，可以开始进行设计计算。
三、电机功率计算
根据车辆的功率需求，可以计算轮毂电机的功率。
通常，功率计算公
式如下：
P=Pn/η
其中，P为实际功率，Pn为车辆的额定功率，η为电机的效率。
电
机的效率通常根据经验数据来确定。
根据车辆的额定扭矩和转速，可以计算轮毂电机的扭矩。
通常，扭矩
计算公式如下：
T=Tn/η
其中，T为实际扭矩，Tn为车辆的额定扭矩，η为电机的效率。
五、电机转速计算
根据车辆的最高速度和车轮直径，可以计算轮毂电机的转速。
转速计
算公式如下：
N=V/(πd)
其中，N为电机的转速，V为车辆的最高速度，d为车轮直径。
六、电机电压计算
根据车辆的功率需求，可以计算轮毂电机的电压。
电压计算公式如下：U=P/I
其中，U为电机的电压，P为电机的功率，I为电机的电流。
电机电
流通常通过电机的额定电压和额定功率来确定。
七、电机效率计算
根据车辆的功率需求，可以估算轮毂电机的效率。
效率计算公式如下：η=P/(UI)
其中，η为电机的效率，P为电机的功率，U为电机的电压，I为电
机的电流。
在进行设计计算后，还需要选择合适的电机类型，常见的包括直流无
刷电机、永磁同步电机和感应电机。
选择电机类型时需要考虑功率、效率、转速范围等因素。
总结：
轮毂电机的设计计算是根据车辆的功率需求、转速和扭矩来确定电机
的参数。
通过计算电机的功率、扭矩、转速和电压，可以选择合适的电机
类型，并估算电机的效率。
轮毂电机设计计算是轮毂电机研发的重要环节，对于提高电机性能和车辆驱动效果具有重要意义。