圖示：典型內轉子結構的輪轂電機驅動系統結構示意圖

　　輪轂電機技術又稱車輪內裝電機技術，它的最大特點就是將動力、傳動和制動裝置都整合到輪轂內，因此將電動車輛的機械部分大大簡化。輪轂電機技術并非新生事物，早在1900年，就已經制造出了前輪裝備輪轂電機的電動汽車，在20世紀70年代，這一技術在礦山運輸車等領域得到應用。而對于乘用車所用的輪轂電機，日系廠商對于此項技術研發開展較早，目前處于領先地位，包括通用、豐田在內的國際汽車巨頭也都對該技術有所涉足。

　　輪轂電機驅動系統根據電機的轉子型式主要分成兩種結構型式：內轉子式和外轉子式。其中外轉子式采用低速外轉子電機，電機的最高轉速在1000-1500r/min，無減速裝置，車輪的轉速與電機相同；而內轉子式則采用高速內轉子電機，配備固定傳動比的減速器，為獲得較高的功率密度，電機的轉速可高達10000r/min。隨著更為緊湊的行星齒輪減速器的出現，內轉子式輪轂電機在功率密度方面比低速外轉子式更具競爭力。

01按電機類型分類

　　目前應用于電動輪轂電機主要有四大類，即永磁電機(PM)、異步電機(IM)、開關磁阻電機(SRM)和橫向磁通電機(TFM)。這其中，永磁電機的應用最為普遍，而橫向磁通電機則是一類極具競爭力的低速大扭矩新型電機。

　　1、 異步電機

　　異步電機在4類電機中發展歷史最為長久。電機的設計、制造以及控制都相對成熟，具有結構簡單、制造容易、成本低、可靠性高、控制技術成熟等優點，受到歐美國家的青睞。但是異步電機缺點是效率不高，特別是在低速時，功率密度較小。異步電機是一個強耦合、多變量、非線性的系統，需采用矢量控制和直接轉矩等控制手段，控制成本較高。

　　2、 永磁無刷電動機

　　永磁無刷電動機可分為由方波驅動和由正弦波兩種。與其他電機相比，永磁無刷電機具有功率密度高、效率高、體積小、結構簡單、輸出轉矩大、可控性好、可靠性高、噪聲低等一系列優點，在電動車領域頗受青睞。日本絕大多數電動汽車采用永磁無刷電機驅動系統。當然，永磁無刷電動機也存在一些缺點。首先是受到永磁材料的限制，目前最大功率也只有幾十個千瓦。其次，永磁轉子的勵磁無法調節，導致電機調速困難，調速范圍不寬。

　　3、 開關磁阻電動機

　　開關磁阻電機是近20年才發展起來的一種新型調速電機，具有簡單可靠、可在較寬轉速和轉速范圍內高效運行、四象限運行、響應速度快和成本較低等優點。但是其缺點也很多：轉矩存在較大波動、振動大、噪聲大；系統非線性，建模困難，控制成本高，功率密度低，等等。

　　4、 橫向磁場電機

　　橫向磁場電機最早是由德國著名電機專家H.Weh于上個世紀80年代末提出，并將之使用到電力艦船和電動汽車上。與其他電機相比，橫向磁場電機的有點十分突出：電路和磁路解耦，設計自由度大大提高;高轉矩密度，大約是標準工業用異步電機的5~10倍，且特別適合應用于要求低速、大轉矩等場合;繞組型式簡單，不存在傳統電機的端部，繞組利用率高;各相間相互獨立;效率高；控制電路與永磁無刷電動機相同，可控性好。目前國外已成功開發了許多電動汽車用橫向磁場電機，國內也正在積極開展先關研究。當然橫向磁場電機也存在不少缺點：永磁體數目多，用量大，結構復雜，工藝要求高，成本高，漏磁嚴重，功率因數低，自定位轉矩較大，等等。

圖示：各類電機性能對比

　　標注：摘錄自《國內外輪轂電機應用概況和發展趨勢》——諸文強、辜承林

02按結構形式分類

　　從主磁通行經路徑看，它囊括了徑向磁場(radial)、軸向磁場(axial)、橫向磁通(transverse)全部三種基本形式。從運動方式看，亦有內轉子、外轉子和雙轉子之分。其中，雙轉子結構最有新意。內轉子主動，外轉子從動，二者通過一組行星齒輪傳遞動力，實現反向旋轉，使磁場切割導體的速度為內、外轉子速度之和。顯然，這種速度迭加以及機械聯動的巧妙組合，既給電機設計帶來了張馳空間，又起到了緩釋負載擾動、平抑沖擊負荷、有效保護電池的作用。

03按驅動方式分類

　　直接驅動時，電機多采用外轉子結構，即轉子直接帶動輪轂旋轉，因而轉速較低。與此相對應，間接驅動時，電機則多為內轉子結構，轉速較高，通過行星輪加齒環機構實現減速，帶動輪轂旋轉，因而也稱之為減速驅動。

04按旋轉速度分類

　　輪轂電機還有高速和低速之分，但對應的轉速范圍并沒有明確的界定，視應用對象不同而不同。通常，僅當驅動方式確定之后，高、低速范圍的界定才具有相對準確的含義，即直接驅動一般對應于低速電機(體積大，耗材多，功率密度小，噪聲低)，而間接驅動則多對應于高速電機(體積小，耗材少，功率密度大，噪聲高)。

01輪轂電機應用優勢

　　(一) 省略大量傳動部件，讓車輛結構更簡單

　　對于傳統車輛來說，離合器、變速器、傳動軸、差速器乃至分動器都是必不可少的，而這些部件不但重量不輕、讓車輛的結構更為復雜，同時也存在需要定期維護和故障率的問題。但是輪轂電機就很好地解決了這個問題。除開結構更為簡單之外，采用輪轂電機驅動的車輛可以獲得更好的空間利用率，同時傳動效率也要高出不少。

　　(二) 可實現多種復雜的驅動方式

　　由于輪轂電機具備單個車輪獨立驅動的特性，因此無論是前驅、后驅還是四驅形式，它都可以比較輕松地實現，全時四驅在輪轂電機驅動的車輛上實現起來非常容易。同時輪轂電機可以通過左右車輪的不同轉速甚至反轉實現類似履帶式車輛的差動轉向，大大減小車輛的轉彎半徑，在特殊情況下幾乎可以實現原地轉向(不過此時對車輛轉向機構和輪胎的磨損較大)，對于特種車輛很有價值。

　　(三) 便于采用多種新能源車技術

圖示：電動汽車驅動系統圖例

　　新能源車型不少都采用電驅動，因此輪轂電機驅動也就派上了大用場。無論是純電動還是燃料電池電動車，抑或是增程電動車，都可以用輪轂電機作為主要驅動力;即便是對于混合動力車型，也可以采用輪轂電機作為起步或者急加速時的助力，可謂是一機多用。同時，新能源車的很多技術，比如制動能量回收(即再生制動)也可以很輕松地在輪轂電機驅動車型上得以實現。

02輪轂電機應用缺點

　　(一) 、 增大簧下質量和輪轂的轉動慣量，對車輛的操控有所影響

　　對于普通民用車輛來說，常常用一些相對輕質的材料比如鋁合金來制作懸掛的部件，以減輕簧下質量，提升懸掛的響應速度?？墒禽嗇炿姍C恰好較大幅度地增大了簧下質量，同時也增加了輪轂的轉動慣量，這對于車輛的操控性能是不利的。不過考慮到電動車型大多限于代步而非追求動力性能，這一點尚不是最大缺陷。

　　(二) 、 電制動性能有限，維持制動系統運行需要消耗不少電能

　　現在的傳統動力商用車已經有不少裝備了利用渦流制動原理(也即電阻制動)的輔助減速設備，比如很多卡車所用的電動緩速器。而由于能源的關系，電動車采用電制動也是首選，不過對于輪轂電機驅動的車輛，由于輪轂電機系統的電制動容量較小，不能滿足整車制動性能的要求，都需要附加機械制動系統，但是對于普通電動乘用車，沒有了傳統內燃機帶動的真空泵，就需要電動真空泵來提供剎車助力，但也就意味了有著更大的能量消耗，即便是再生制動能回收一些能量，如果要確保制動系統的效能，制動系統消耗的能量也是影響電動車續航里程的重要因素之一。

　　此外，輪轂電機工作的環境惡劣，面臨水、灰塵等多方面影響，在密封方面也有較高要求，同時在設計上也需要為輪轂電機單獨考慮散熱問題。