Arbetsprincip och strukturell analys av motorhjulet

1. Vad är ett motorhjul?

Motorhjul , allmänt känt som ett motorhjul eller navmotor på kinesiska, är ett drivsystem som direkt installerar en elmotor i mitten av hjulet. Det skiljer sig från hur traditionella fordon överför kraft till hjulen genom komplexa mekaniska strukturer som motorer, växellådor, drivaxlar och differentialer, men gör att motorn direkt kan driva hjulens rotation.

Denna design kan spara många mekaniska överföringsdelar, göra fordonets struktur enklare och kompakt, minska vikten på hela fordonet, minska mekaniska förluster och förbättra den totala överföringseffektiviteten. Samtidigt är denna teknik särskilt lämplig för lätta och medelstora fordon som elektriska cyklar, elektriska motorcyklar och elektriska fordon och främjar innovation och tillämpning av ny energiteknologi.

2. Arbetsprincip för motorhjul
Omvandling av elektrisk energi till mekanisk energi
Motorn i motorhjulet är vanligtvis en borstlös likströmsmotor (BLDC) eller en permanent magnet synkronmotor (PMSM). När batteriet levererar kraft till motorn genom det elektroniska styrsystemet, flyter strömmen genom statorn som lindas för att generera ett roterande magnetfält. Detta magnetfält interagerar med permanentmagneterna på rotorn för att generera mekaniskt vridmoment.
Interaktion mellan magnetfält och rotor
Rotorn är vanligtvis tillverkad av höghållfast permanent magnetmaterial och installeras i mitten av hjulaxeln. När det roterande magnetfältet som genereras av statorens lindning verkar på rotorn, kommer rotorn att lockas av magnetkraften och rotera med den och därmed driva hjulet att rotera. Denna process är mycket effektiv eftersom motorn direkt driver hjulet och undviker energiförlusten i traditionell mekanisk överföring.
Vridmoment kör direkt hjulet
Traditionella fordon måste överföra kraft genom flera mekanismer som drivaxlar och växellådor, som har mekanisk friktion och effektivitetsförluster. Motorhjulkonstruktionen installerar direkt motorn inuti hjulet, och motorns vridmoment omvandlas direkt till hjulets rotationskraft, vilket förbättrar kraftöverföringseffektiviteten och svarshastigheten kraftigt.
Kontrollsystemet justerar hastighet och vridmoment
Motorstyrenheten justerar tillförselströmens amplitud och frekvens i realtid enligt fordonets accelerations- och retardationskrav. Genom att exakt kontrollera motorns hastighet och vridmoment garanteras den släta start, acceleration och bromsning av fordonet. Samtidigt kan regenerativ bromsning uppnås och bromsenergin kan matas tillbaka till batteriet för att förbättra uthålligheten.

3. Motorhjulets struktur
Rotor
Rotorn är den roterande delen av motorn, vanligtvis tillverkad av högpresterande permanentmagnetmaterial såsom neodymjärnbor. Dessa permanenta magneter producerar ett stabilt och starkt magnetfält, som är nyckeln till motorns vridmomentgenerering. Rotorn är fixerad på hjulaxeln och roterar med motorns drivkraft och driver direkt hjulet för att rotera.
Stator
Statorn är en fast del installerad i hjulnavet. Statorn består av en järnkärna och en slingrande spole. Efter att strömmen är påslagen genererar statorlindningen ett roterande magnetfält, som interagerar med rotormagnetfältet för att generera drivkraft. Statorkonstruktionen kräver precision och lindningarna är jämnt ordnade för att säkerställa ett stabilt och effektivt magnetfält.
Lagersystem
Lager är viktiga mekaniska komponenter som stöder den normala rotationen av rotorn och hjulen. Högkvalitativa lager kan minska friktionen, säkerställa den stabila driften av rotorn och navet och motstå de axiella och radiella krafterna som genereras av fordonet under körning, vilket säkerställer hållbarheten och tillförlitligheten för drivsystemet.
Nav
Navet bär inte bara motorkomponenterna utan bär också hjulets mekaniska belastning. Det är den grundläggande strukturen för däckinstallation. Navet måste ha god mekanisk styrka och korrosionsbeständighet och också ge en effektiv värmespridningskanal för motorn för att förhindra att motorn överhettas.
Sensorer och kontrollenheter
För att uppnå exakt kontroll är motorhjulet utrustat med positionssensorer (såsom halleffektsensorer) och temperatursensorer. Positionsensorn används för att detektera rotorns realtidsvinkel och hastighet och mata den tillbaka till motorstyrenheten, som justerar den aktuella fasen och amplituden i enlighet därmed för att uppnå exakt hastighetsreglering. Temperatursensorn skyddar motorn från överhettning och skador.

4. Fördelar med motorhjul

Kompakt struktur och rymdbesparing: Det komplexa transmissionssystemet elimineras, motorn och hjulet kombineras till en och volymen på hela fordonet reduceras.

Minska mekanisk överföringsförlust och förbättring av effektiviteten: Friktion och energiförlust reduceras genom att eliminera mellanlänkar såsom transmissionskedjor och växlar.

Enkelt underhåll, inget behov av att smörja kedjor eller växlar: minska slit- och underhållskostnaderna för mekaniska delar.

Snabbt svar och direkt kraftöverföring: Kort acceleration och bromsningstid, mer känslig körupplevelse.

Lätt att uppnå intelligent kontroll och regenerativ bromsning: Effektiv energihantering uppnås genom elektroniska kontrollsystem för att förbättra uthållighetsprestanda.

5. Ansökningsområden
Motorhjulet används allmänt i:
Elektriska cyklar och elektriska motorcyklar: Lätt, lätt att installera, hög effektivitet och förbättra upplevelsen av kortstoppresor i städer.

Elektriska fordon: Särskilt urbana mikrofordon, förenkla strukturen och förbättra kraftrespons.
Industriell automatiseringsutrustning: Små robotar, AGV (automatiska guidade fordon) och andra fält, eftersom de är effektiva och kompakta.

Intelligenta mobila enheter: som elektriska skoter, elektriska rullstolar etc. är enkla att integrera och kontrollera.