汽车传动轴电机是什么-汽车传动轴是什么意思

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  1. 什么叫轴向磁通
  2. 轴传动四驱和电动四驱究竟有什么区别,哪种四驱更理想?
  3. 新能源汽车动力传递方式

传动系统的功用是将发动机的动力传给驱动车轮。发动机输出的动力,先经过离合器,由变速器变扭和变速后,经传动轴把动力传递到主减速器上,最后通过差速器和半轴把动力传递到驱动轮上。

汽车传动系统是指从发动机到驱动车轮之间所有动力传递装置的总称。汽车传动系的布置形式与发动机的位置及驱动形式有关,一般可分为前置前驱、前置后驱、后置后驱、中置后驱四种形式。

汽车传动系统的分类——机械式传动系:机械式传动系结构简单、工作可靠,在各类汽车上得到广泛的应用。其基本组成情况和工作原理:发动机的动力经离合器、变速器、万向节、传动轴、主减速器、差速器、半轴传给后面的驱动轮。并与发动机配合,保证汽车在不同条件下能正常行驶。为了适应汽车行驶的不同要求,传动系应具有减速增扭、变速、使汽车倒退、中断动力传递、使两侧驱动轮差速旋转等具体作用。

汽车传动轴电机是什么-汽车传动轴是什么意思
(图片来源网络,侵删)

液力传动系:液力传动系组合运用液力和机械来传递动力。在汽车上,液力传动一般指液传动,即以液体为传动介质,利用液体在主动元件和从动元件之间循环流动过程中动能的变化来传递动力。动液传动装置有液力偶合器和液力变矩器两种。液力偶合器只能传递扭矩,而不能改变扭矩的大小,可以代替离合器的部分功能,即保证汽车平稳起步和加速,但不能保证在换档时变速器中的齿轮不受冲击。液力变矩器则除了具有液力偶合器的全部功能外,还能实现无级变速,故应用得比液力偶合器广泛得多。但是,液力变矩器的输出扭矩与输入扭矩的比值范围还不足以满足使用要求,故一般在其后再串联一个有级式机械变速器而组成液力机械变速器以取代机械式传动系中的离合器和变速器。

静液式传动系:静液式传动系又称容积式液压传动系。主要由油泵、液压马达和控制装置等组成。发动机的机械能通过油泵转换成液压能,然后由液压马达再又转换为机械能。在常见方案中,只用一个马达将动力传给驱动桥主减速器,再经差速器、半轴传给驱动轮。另一方案是每一个驱动轮上都装一个马达。***用后一方案时,主减速器、差速器和半轴等机械传动件都可取消静压式传动系,由于机械效率低、造价高、使用寿命和可靠性不够理想,故只在某些军用车辆上开始***用。

电力式传动系:电力式传动系主要由发动机驱动的发电机、整流器、逆变装置、和电动轮等组成。电力式传动系的性能与静液式传动系相近,但电机质量比油泵和液压马达大得多,故只限于在超重型汽车上应用。

(图/文/摄: 选车小哥) @2019

什么叫轴向磁通

小型追肥机电机好。

1、传动轴驱动:小型追肥机***用传动轴驱动,其主要优点是结构简单、维护成本低。传动轴是一种机械传动方式,通过传动轴将动力从发动机传递到追肥机上,从而实现追肥机的驱动。

2、电机驱动:小型追肥机***用电机驱动,其主要优点是驱动效率高、操作方便。电机驱动是一种电力传动方式,通过电机将电力转化为机械能,从而驱动追肥机的运转。相比传动轴,电机驱动具有驱动效率高、操作方便等优点,适用范围更加广泛,在需要大量追肥的农场或工业生产使用的场合。

轴传动四驱和电动四驱究竟有什么区别,哪种四驱更理想?

目录:

1.?轴向磁通电机介绍

2.?轴向磁通电机优劣势

3.?盘毂动力轴向磁通电机

一.轴向磁通电机介绍

1.?世界上第一台发电机就是轴向磁通电机

1831年,英国物理学家法拉第利用电磁感应现象,发明了世界上第一台真正意义上的电机──法拉第圆盘发电机,这就是轴向磁通电机的雏形。这个发电机主要由一个圆盘,电刷和一个蹄形磁铁组成。法拉第用一个可转动的金属圆盘置于磁铁的磁场中,并用电流表测量圆盘边沿和轴心之间的电流。实验表明,当圆盘旋转时,电流表发生了偏转,证实回路中出现了电流,也就是说实现了机械能转变为电能。

法拉第轴向磁通电机

由于材料、结构、工艺等方面的限制,以及新能源汽车等移动电动装备大规模应用需求出现较晚,轴向磁通电机在近200年间一直未产业化应用,其原因在于电磁计算难度大、材料选型难、工艺难度大、材料、结构、工艺等互相耦合,难度指数级增加等难点。

2.轴向磁通电机是什么?

轴向磁通电机也称为“盘式电机”,因为它的外型扁平,轴向尺寸短。气隙呈平面型,气隙磁场沿轴向分布。

轴向与径向电机的磁通路径走向基本相同,均由N极永磁体发出,经气隙、定子、气隙、S极、转子铁心,最终回到N极构成回路。但它们的磁通路径方向却不同,轴向磁通电机整个磁通路径的方向为先经过轴向、后经过定子轭部周向闭合,随后沿轴的方向向S极闭合,最终经转子盘周向进行闭合构成整个回路;径向磁通电机的磁通路径方向为先经过径向、后经过定子轭部周向闭合,随后沿径的方向向S极闭合,最终经转子铁心周向进行闭合构成整个回路。

轴向电机磁通路径

径向电机磁通路径

轴向磁通电机的工作是通过永磁体(转子)和电磁铁之间的相互作用,来驱动转子旋转。定子线圈通电变成电磁铁时就会出现N、S极,而转子的N、S极是固定的,根据同性相斥、异性相吸的原理,转子的S极会被定子的N极所吸引,转子的N极会被定子的N极排斥,这样就形成了一个切向力分量,从而驱动转子旋转。通过对不同位置的线圈通电,形成了稳定的切向力,转子也可以获得稳定的扭矩输出。

3.轴向磁通电机的结构

轴向磁通电机和径向磁通电机的主要部件均由定子部分(定子铁心与绕组)与转子部分(永磁体与转子铁心)组成。轴向磁通电机定子铁心与转子铁心的外径与内径保持一致,轴向长度不同,定子部分与转子部分轴向方向相对装配;而径向磁通电机转子部分装配于定子部分内部,这种结构的定子铁心与转子铁心的轴向长度保持一致。

轴向和径向磁通电机模型

轴向磁通电机根据转子数量、相对位置及主磁路分类,其结构可分为四类:单定子单转子结构、双定子单转子结构、单定子双转子结构及多盘式结构。

二.轴向磁通电机优劣势

1.优势

轴向磁通电机的核心技术优势在于结构上旋转转子位于定子的侧面(而非定子内部),进而转子具有更大的直径尺寸,而转矩=力×半径,因而能够在相同的力作用下获得更高的转矩输出。这意味着在提供相同永磁材料和铜线材料的前提下,能够获得更高的转矩输出,非常适合放在高性能车型上。

轴向磁通电机

轴向磁场电机相对于径向磁场电机,在一定尺寸下具有更大的双面气隙,磁场利用效率更高,可输出的功率更大。

在同样的输出扭矩、转速和功率情况下,轴向磁通电机与径向磁通电机相比:

(1)轴向尺寸缩短50%以上,更适用于对空间要求高的场合。

(2)重量减少50%左右,更能增加设备的机动性能,实现轻量化

轴向磁通电机更小的体积也丰富了汽车设计的自由度,比如四个车轮都可以按需安装轴向电机,从而形成四轮扭矩矢量分配,让车辆拥有更好的操控性。

据奔驰变速箱和电驱研发负责人康斯坦丁:内斯介绍:“轴向磁通电机与传统电机相比,使用的材料更少,结构简单,等该细分市场的供应商变多后,便能对成本有一个良好的控制。”对此我们可以推测,如果成本较低,轴向电机不会只是AMG车型的专属。

2.劣势:

人们对径向电动机的了解十分透彻,制造方法和机械设备也一应俱全,但是轴向磁通电机在设计和生产方面却面临着一些严峻的挑战。

对于双转子轴向磁通电机来说,因为绕组位于定子深处和两个转子盘之间,散热非常困难。传统轴向电机的冷却结构位于机壳的径向两侧,对定子铁心和绕组的冷却效果更好,但对转子(永磁体)和支架的冷却效果不佳,而永磁体是受温度影响最为敏感的部件,过热很可能会导致失效。

气隙

定转子之间的空隙称为气隙,是电机磁路中必不可少的组成部分。轴向磁通转子平铺在定子之上,气隙面积明显更大,对其表面平整程度,间隙均匀程度要求极高。这就意味着加工制造精度,装配精度的要求非常高,带来了极高的制造成本与极低生产柔性化程度。高制造难度也导致了轴向磁通电机生产规模化不够,市场容量较小,零部件配套跟不上。不仅轴向磁通电机本身,连接传动轴之后,后端负载产生的轴向窜动也会严重影响轴向磁通电机转子与定子之间的磁力水平,一旦突破临界点,转子被吸射到定子上,就会是一场灾难。这些弊端又反过来导致轴向磁通电机应用困难,导致该领域从业者少、产品成熟度度低,缺少研发验证体系等问题。

三.盘毂动力轴向磁通电机

轴向磁通电机具有体积小、重量轻、效率高等优势,但由于材料、工艺和结构等方面存在技术难题,国内外一直未实现大规模产业化应用。盘毂动力历时5年,于2020年完成专用材料、工艺、设备的研发,在轴向磁通电机领域率先实现产业化应用。在同等动力输出的情况下,盘毂动力轴向磁场电机产品比普通永磁电机产品重量减轻50%,轴向尺寸减小50%以上,效率map可实现双90,实现了***和能源更加高效的应用。

如下图所示,盘毂动力轴向磁通电机三大技术路线产品覆盖350W到900KW不同需求,技术路线和产品线布局愈发全面成熟。

盘毂轴向磁通电机与传统电机对比:

*传统电机:

(1)硅钢***用冲片工艺,铜线***用普通嵌线工艺,铜线端部长。

(2)使用浸渍漆工艺。散热能力、固定强度、绝缘能力一般。

(3)***用普通冲压与嵌入工艺。转子安全系数1.3。转子重,转动惯量大,铁损高。

(4)单水道设计,在减速箱接触面没有散热,或者需要增加一个油冷机组。?

(5)防护等级IP67。常温常压下在1米以下水深浸泡超过0.5小时仍可正常使用。

(6)一般水道形式无法对减速箱散热,容易造成油封老化快,一般需要2~3年更换一次。

*对比之下,盘毂轴向电机:

(1)定子硅钢***用一体成型冲压卷绕工艺、铜线***用集中绕线工艺,一体化程度高、铜线端部更短,铜损降低15%。

(2)***用特种复合材料+表贴式磁钢工艺。转子安全系数达到5;重量仅为普通电机转子的50%,转动惯量减小30%。

(3)自主研发专用灌封材料、自行开发专用灌封工艺及设备,整体封装提升绝缘与散热能力。散热提升4倍,绝缘电阻提升25倍。

(4)***用双侧夹***道设计,电机在减速箱接触面也有散热。

(5)电机防护等级IP68。水下1米深浸泡超过36小时仍可正常使用。?

随着生产技术和制造工艺的不断成熟,轴向磁通电机的功率质量密度优势越发明显。目前,盘毂动力的量产轴向磁通电机功率密度已经达到8.17kW/kg, 能效等级全面超越IE5标准,达到世界领先水平。相同的功率输出下,盘毂的轴向磁通电机体积更小,重量更轻,如下图所示。

新能源汽车动力传递方式

汽车技术在进步,四驱系统在升级。

驱动系统的升级是从两驱变成四驱,四驱系统的升级是从轴传动变成多引擎。

燃油动力汽车***用的是轴传动四驱,想要了解为何***用“轴传动”就需要先了解内燃机;燃油车搭载的发动机是活塞往复循环式的内燃式热机,这种发动机的特点是结构复杂、不宜长时间高转速运转,而且热效率相当低。其转化动力是依靠燃烧燃油产生热能,能量推动活塞,活塞推动连杆和曲轴以输出动力;在转化过程中会出现热能的大量损耗,比如进排气损耗、冷却损耗和摩擦损耗等,真正能转化为机械能的热能占比很低。

说白了就是能耗很高,所以一台车往往只装备一台发动机。

由于发动机运行中存在较大程度的磨损,于是发动机还必须配备变速箱。

一台四四方方的、有四个车轮的汽车却只有一台发动机,那发动机不论布局在车头、中间还是车尾,似乎都只能驱动两个车轮;所以燃油车必须有分动箱才能实现四驱,分动箱连接的是前后传动轴,前传动轴连接前桥差速器、差速器连接两侧车轮,后传动轴连接后桥差速器、差速器连接两侧后轮。

这就是轴传动的概念,燃油车不得不用轴传动来实现四驱。

轴传动的四驱有很突出的缺点,缺点是无法主动控制车轮的转速和扭矩。

动力通过发动机传递到变速箱,随后到分动箱,最后才能通过传动轴到前后桥;一般的四驱分动箱没有差速器,切换到四驱模式之后,前后传动轴的转矩则会相同;也就是前后轮获得的动力一样,越野车如果有前后桥差速锁的话,一旦差速锁锁止,动力达到前桥或后桥差速锁之后也会以相同的标准往两侧分动。

结果是四个车轮的转速和扭矩都一样,车辆也就无***常转弯了;汽车转弯时的四个车轮都需要以不同转速运转,不过这种状态适合越野,因为有一个车轮获得足够的抓地力即可推动车辆脱困。至于转弯大可以强行转弯,让前轮有一个方向,随后通过动力强行推动车身侧滑即可。

全时四驱或适时四驱会给分动箱加上差速器或限滑差速器,功能是可以调整前后传动轴的扭矩(分动比例),这样就能在四轮摩擦力都很强的状态下让车辆转弯,因为前后桥获得不同的动力、车轮再获得不同的动力即可以不同的转速运转。

但是这些车在越野时也得锁止分动箱的限滑差速器或差速器,回到分时四驱的状态,让每个车轮都以相同的动力输出才能保证能越野。

不过如果能让每个车轮按照需要输出不同标准的动力,这样的四驱系统越野能力会更强,但是轴传动加差速锁做不到,只能以相同的输出来越野脱困。

然而电动四驱能够做到让每个车轮输出不同的动力,比如用四台电机驱动车轮的电混越野车。

由于电动机在转化动力的过程中损耗很小,能耗也很低,所以即便一台车装备是台电动机也能够保证低能耗;所以电动四驱不需要轴传动,最高标准的电动四驱只需要给每个车轮提供一台驱动电机即可。

***设车轮是手和脚,电动四驱的手脚会很灵活。

一个人在手脚并用的攀岩,在不同的位置和角度上,两只手可以用不同的力量来发力,两只脚也可以用不同的力量来蹬。

大脑很聪明,能够按照实际需要来“发力”。

电动四驱就像是一个人,电控单元像是大脑,大脑可以调整每个车轮的输出功率和扭矩;所以电动四驱的越野能力自然会很强, 重点是能够在越野时稳定的控制车身姿态。比如汽车的三个车轮都在湿滑路面上,抓地力各不相同,只有右前轮在干燥路面上;于是电动四驱就能让由前电机输出足够强的动力,其他三个车轮的电机根据摩擦力来输出不同的动力,车辆就能稳定的驶出湿滑路面,过程中也不会侧滑。

反之,轴传动四驱就做不到,因为锁止之后的每个车轮输出的动力都一样,结果则是在脱困的过程中出现车身侧滑,这在一些越野场景中是很危险的。

总结,下面通过三张来感受轴传动和电动四驱的区别。

1.轴传动四驱的非锁止状态,重心在后轮,后轮摩擦力大则获得的动力多,前轮摩擦力小则无法获得足够多的动力或无法获得动力,所以越野翻越障碍。

2.轴传动四驱的三把锁锁止状态,前后车轮输出动力完全相同,越野过程中无法控制车身姿态和行驶轨迹。

3.电动四驱,感受一下吧。

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用内燃机作为动力的传统车辆,传动系统由离合器、变速器、传动轴、主减速器、差速器、半轴等组成,传动系统保证了汽车具有在各种行驶条件下所必需的牵引力、车速,以及保证牵引力与车速之间协调变化等功能,使汽车具有良好的动力性和燃油经济性;还保证汽车能倒车,以及左、右驱动轮能适应差速要求,并使动力传递能根据需要而平稳地结合或彻底、迅速地分离。

  

这些部件不但重量不轻、让车辆的结构更为复杂,同时也存在需要定期维护和故障率的问题。对于新能源汽车来说,传动系统的设计更加灵活,从其演变过程来看,有以下几种形式。

1、 与内燃机汽车类似的传动系统

 还有离合器、齿轮箱、差速器等。

2、省去离合器,驱动电机、固定速比减速器、差速器合为一体。

3、轮毂电机与车轮融为一体

轮毂电机

轮毂电机的发展很好地解决传统传动系统中的复杂结构。除了结构更为简单之外,***用轮毂电机驱动的车辆可以获得更好的空间利用率,同时传动效率也要高出不少。

轮毂电机驱动系统根据电机的转子型式主要分成两种结构型式:内转子式和外转子式。

外转子式***用低速外转子电机,电机的最高转速在1000-1500RPM,无减速装置,车轮的速度和电机相同。***用低速外转子电机,外转子就安装在车轮的轮缘上,而且电机转速金和车轮转速相等,因而不需要减速装置。

内转子式,***用高速内转子电机,配备固定传动比的星型减速器,也称轮边减速器,为获得较高的功率密度,电机的转速可高达10000RPM。所选用的行星齿轮变速机构的速度比为10:1,而车轮的转速范围则为0-1000RPM。随着更为紧凑的行星齿轮减速器的出现,内转子式轮毂电机在功率密度方面比低速外转子式根据竞争力。

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