11月13日，在由上海有色网信息科技股份有限公司（SMM）主办，宁波招宝磁业股份有限公司总冠名的SMM 2025 IEMC（第五届）电机年会暨产业链博览会——电机创新节能技术论坛上，河北科技大学教授李斌分享了“轮毂电机关键技术及未来发展方向——探索轮毂电机技术的创新与应用”这一主题。
1. 直驱式轮毂电机概述
►轮毂电机的优势及技术特点：
•简化车辆结构：轮毂电机省去了离合器、变速器、传动轴、差速器等大量机械部件，使车辆结构大为简化，整车质量减轻，不仅提高了能源利用效率，使车辆设计更加灵活，车内空间得到优化，也为实现底盘系统的分布智能控制提供了保证；
•分布智能控制：轮毂电机可以独立控制每个车轮的转速和转矩，提供更好的车辆操控性和行驶稳定性。传统的自动防抱死系统ABS，驱动防滑控制系统ASR，车身稳定系统 ESP 等车辆动力学控制可用软件实现且响应速度远快于传统燃油汽车。
►轮毂电机的技术难点：
轮毂电机与轮毂结构件集成困难，热源集中，簧下质量大；直驱轮毂电机是乘用车的主要结构形式，低速高启动转矩；液冷散热影响了车辆的可靠性；结构简单可靠；轮毂电机电磁拓扑和机械结构的创新设计。
►轮毂电机的技术要求：① 结构简单可靠，轻量化；② 高转矩密度；③ 高启动转矩和响应速度；④ 低噪音和振动；⑤ 良好的散热性能；⑥ 轮毂电机整体效率应高于96%；⑦ 轮毂电机总体重量应小于35kg，提高簧下布置可行性。
2. 直驱式轮毂电机主要结构形式
3. 轴向磁通轮毂电机
轴向磁通轮毂电机实现高转矩密度的核心机制
•结构优势：盘式结构充分利用轮毂空间，提供更大的有效转矩半径；
•电磁优化：短磁路设计实现高气隙磁通密度；
•模块化扩展：多盘堆叠设计线性增加转矩输出；
•系统集成：直接驱动提高系统效率和功率密度。
4. 磁场调制永磁轮毂电机
外转子游标轮毂电机的“自减速”效应，本质上是通过磁场调制原理实现的。其定子电枢绕组产生的高速磁场经调制产生丰富的谐波磁场。其中特定次数的谐波磁场会与低速旋转的转子永磁磁场同步相互作用，从而实现了低速大转矩的输出。
• 外转子游标电机通过“自减速”效应，在低速工况下能提供更大的转矩，满足轮毂电机的特性；
•分数槽集中绕组，齿槽转矩小、效率高；
•结构相对简单，工艺成熟，制造成本低；
•通过优化设计，提高转矩密度，提高整机效率，采用自然散热，提高实用可靠性。
5. 直驱式轮毂电机技术发展预测
根据目前电机技术的研究，最具发展前景的两种电磁拓扑结构是轴向磁通轮毂电机和磁场调制永磁轮毂电机。
磁场调制永磁轮毂电机属于径向磁通电机，制造技术成熟，适合低成本批量制造。目前我们通过结构创新和优化设计，逐步提高转矩密度，满足轮毂电机的设计目标。
轮毂电机是分布式动力系统，采用分布智能控制，需要相应的动态自适应扭矩控制算法提升汽车在颠簸路面行驶时的稳定性和安全性。动态自适应扭矩控制算法模块由整车控制器（Vehicle Control Unit，简称VCU）执行，并通过CAN总线控制轮毂电机的转速和转矩。
6. 直驱式轮毂电机设计原则
提高转矩密度的措施：增大电负荷、提高气隙磁密、磁变速。
有效的解决方法：增加有效磁通面积、双转子单定子结构、单转子双定子结构、磁场调制。
7. 直驱式轮毂电机控制原理
电机控制的基本原则：建立电机的基本方程或电路模型； 从电机的基本方程出发，确定电机的被控参数和检测参数；根据电机的控制原理基本方程完成电机控制方案及控制算法。
8. 轮毂电机研发规划及关键技术
►7.5kW轮毂电机及控制器
适用车型：低速乘用电动车、物流电动车等；
电机类型：磁场调制永磁轮毂电机；
控制器类型：低成本FOC控制器（72V，工业级）；
配套VCU：低成本电子差速控制。
关键技术：① 磁场调制永磁轮毂电机高转矩密度结构优化；② 低成本FOC控制及高启动转矩算法；③ 低成本VCU及电子差速控制算法；④ 低成本产品级设计，便于低成本批量生产。
►25kW轮毂电机及控制器
适用车型：轻型乘用电动车、物流电动车、观光电动车、特种电动车等；
电机类型：磁场调制永磁轮毂电机；
控制器类型：风冷FOC控制器（400V，车规级）。
关键技术：① 磁场调制永磁轮毂电机高转矩密度结构优化；② 高性能FOC控制及高启动转矩算法；③ 高性能电子差速控制算法；④ 低损耗热平衡技术。
►75kW轮毂电机及控制器
适用车型：乘用电动车、物流电动车、特种电动车等；
电机类型：磁场调制永磁轮毂电机；
控制器：液冷碳化硅高性能FOC控制器（800V，车规级）。
关键技术：① 磁场调制永磁轮毂电机，高转矩密度，双转子结构；② 高性能FOC控制及高启动转矩算法；③ 动态自适应扭矩控制算法，提升电动车的稳定性、安全性和舒适性；④ 低损耗热平衡技术。
