AFPM型輪轂驅(qū)動(dòng)電機(jī)研究綜述

戴建國(guó) 趙志國(guó) 劉臺(tái)鳳 王程 胡曉明

摘要：新能源汽車產(chǎn)業(yè)化是推動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑，是解決當(dāng)前能源短缺與環(huán)境問題的關(guān)鍵舉措。電動(dòng)汽車作為新能源汽車的重要發(fā)展方向，將在未來(lái)汽車產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中起到至關(guān)重要的作用，其中尤以輪轂驅(qū)動(dòng)方式的電動(dòng)汽車最為突出。軸向磁通永磁無(wú)刷電機(jī)以其結(jié)構(gòu)緊湊、功率密度高、工作噪聲低以及散熱性能好等優(yōu)點(diǎn)逐漸成為輪轂驅(qū)動(dòng)裝置的優(yōu)選對(duì)象。在對(duì)AFPM電機(jī)技術(shù)研究現(xiàn)狀進(jìn)行闡述的基礎(chǔ)上，著重分析了AFPM電機(jī)在輪轂驅(qū)動(dòng)方面的工程應(yīng)用及存在的技術(shù)問題，尤其是AFPM電機(jī)與其他系統(tǒng)的匹配和在高負(fù)荷工況下的散熱技術(shù)問題，并對(duì)其在未來(lái)汽車行業(yè)發(fā)展中將起到的關(guān)鍵作用進(jìn)行了展望。研究結(jié)果對(duì)AFPM電機(jī)在新能源汽車領(lǐng)域的技術(shù)應(yīng)用具有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：車輛工程；AFPM電機(jī)；輪轂驅(qū)動(dòng)；電動(dòng)汽車；高功率密度

中圖分類號(hào)：U469.72文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Review of research on AFPM hub motor

DAI Jianguo， ZHAO Zhiguo， LIU Taifeng， WANG Cheng， HU Xiaoming

（Faculty of Transportation Engineering， Huaiyin Institute of Technology， Huaian， Jiangsu 223003， China）

Abstract：The industrialization of new energy vehicles is an important way to promote the sustainable development of automobile industry， and it is also the key measure to solve the problems of energy and environment. As an important type of new energy vehicles， electric vehicles will play an important role in the future competition in the automotive industry， especially in the field of electric vehicle driven by wheel. With the advantages of compact structure， high power density， low working noise and good heat dissipation performance， the AFPM motor has gradually become the preferred object of the hub driving device. Based on the statement of the technical development and research status about AFPM motor， this paper mainly analyzes the engineering application and technical problems of AFPM motor in hub drive， especially the matching of AFPM motor with other systems and the problem of heat dissipation at high load conditions， and looks forward to the key role in the future development of the automotive industry. This paper will play a certain reference and guiding role in the application of AFPM motor in the field of new energy vehicles.

Keywords：vehicle engineering； AFPM motor； hub driven； electric vehicle； high power density

資源短缺與環(huán)境污染是當(dāng)今社會(huì)發(fā)展面臨的主要問題，也是制約傳統(tǒng)汽車發(fā)展的重要瓶頸因素[1-2]。推進(jìn)傳統(tǒng)汽車節(jié)能減排和新能源汽車產(chǎn)業(yè)化將成為汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展亟需解決的重大課題，是推動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的緊迫任務(wù)[3]。在全球汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵過渡時(shí)期，中國(guó)汽車行業(yè)應(yīng)抓住契機(jī)，解決關(guān)鍵問題，掌握核心技術(shù)，大力發(fā)展電動(dòng)汽車，在全球汽車產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中占得先機(jī)，力爭(zhēng)行業(yè)領(lǐng)先地位。

電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是電池、電機(jī)和電控這“三電”技術(shù)，在電機(jī)及其控制技術(shù)方面，中國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)存在明顯的劣勢(shì)，但目前已有越來(lái)越多的科研機(jī)構(gòu)及企業(yè)將目光轉(zhuǎn)移至電動(dòng)汽車輪轂驅(qū)動(dòng)電機(jī)技術(shù)上，對(duì)輪轂電機(jī)的研究如雨后春筍般涌現(xiàn)[4-6]。

輪轂電機(jī)又稱為車輪內(nèi)裝電機(jī)，能夠簡(jiǎn)化車輛結(jié)構(gòu)、可實(shí)現(xiàn)多種復(fù)雜驅(qū)動(dòng)方式，具有便于采用多種新能源技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)[7]。如今各式各樣的輪轂電機(jī)及其控制方法層出不窮，尤以美國(guó)、日本、德國(guó)、法國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家的輪轂電機(jī)技術(shù)最為突出[8-10]。美國(guó)的Robert是最早發(fā)明輪轂驅(qū)動(dòng)裝置的，他將電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系和制動(dòng)系全部融入至輪轂裝置中，將該技術(shù)申請(qǐng)了發(fā)明專利。該技術(shù)于1968年被通用電氣公司應(yīng)用于大型礦用自卸車上。日本的清水浩教授從1991年開始進(jìn)行電動(dòng)汽車研究，該課題組研制出了多種輪轂驅(qū)動(dòng)電機(jī)，并成功應(yīng)用于多種電動(dòng)汽車車型，緊接著本田、三菱、東洋等企業(yè)均相繼推出了輪轂驅(qū)動(dòng)型電動(dòng)汽車。隨后，美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、英國(guó)的多家知名車企均相繼展出了不同形式的輪轂驅(qū)動(dòng)技術(shù)產(chǎn)品。

中國(guó)在該領(lǐng)域起步較晚，但隨著國(guó)家政策的激勵(lì)與資金的投入，高校及研究機(jī)構(gòu)對(duì)輪轂電機(jī)技術(shù)的研究均有所加強(qiáng)，研究較為前沿且已獲得一定成果的有同濟(jì)大學(xué)、北京理工大學(xué)、吉林大學(xué)等高校，企業(yè)方面以廣汽集團(tuán)和奇瑞公司對(duì)輪轂驅(qū)動(dòng)技術(shù)的研究成果較為突出，并已推出了采用輪轂驅(qū)動(dòng)的純電動(dòng)車產(chǎn)品[11-13]。

為了滿足輪轂電機(jī)高功率密度、低速大扭矩以及寬恒功率范圍的需求，通常選用的永磁輪轂電機(jī)結(jié)構(gòu)形式有：徑向磁通永磁同步電機(jī)、橫向磁通永磁同步電機(jī)以及軸向磁通永磁同步電機(jī)。綜合分析這3種結(jié)構(gòu)形式的電機(jī)可以發(fā)現(xiàn)，徑向磁通永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸較大，作為輪轂驅(qū)動(dòng)裝置的空間利用率較低，不利于電動(dòng)汽車輪轂裝置的布置；橫向磁通永磁同步電機(jī)具有高轉(zhuǎn)矩密度和低速大扭矩的優(yōu)點(diǎn)，非常適合于直驅(qū)式輪轂系統(tǒng)，但其存在磁漏系數(shù)大、功率因數(shù)低、定位力矩大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜和工藝要求高等缺點(diǎn)，使得其在輪轂系統(tǒng)中的應(yīng)用受限；而軸向磁通永磁同步電機(jī)以其獨(dú)特的扁平結(jié)構(gòu)、較好的散熱性能、較小的振動(dòng)噪聲等優(yōu)點(diǎn)更適合作為輪轂系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)裝置[14]。

1AFPM型電機(jī)的技術(shù)發(fā)展與研究現(xiàn)狀

AFPM盤式電機(jī)相比常規(guī)徑向磁場(chǎng)電機(jī)具有功率密度高、慣性小、體積小、易于裝配、散熱性能好等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)開始大量應(yīng)用于機(jī)器人關(guān)節(jié)、風(fēng)扇、風(fēng)力發(fā)電、電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)以及飛行工具推進(jìn)器等有一定空間限制的領(lǐng)域[15]，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

美國(guó)比德哥煦生命科技大學(xué)的GIERAS等[15]通過長(zhǎng)期對(duì)AFPM電機(jī)技術(shù)的研究，撰寫了介紹AFPM電機(jī)的專著，詳細(xì)敘述了當(dāng)前常見的各類AFPM電機(jī)的結(jié)構(gòu)及磁路設(shè)計(jì)原理，并涵括了對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)與傳熱的探討，為AFPM電機(jī)進(jìn)一步的研究提供了系統(tǒng)的分析方法與翔實(shí)的理論數(shù)據(jù)。

對(duì)AFPM電機(jī)的研究早在1978年就已經(jīng)有了較為成功的案例，意大利比薩大學(xué)的BRAMANTI[16]首先提出了制造AFPM電機(jī)的方法，并通過分析AFPM電機(jī)的軸向磁場(chǎng)特性，研制出了一臺(tái)雙定子內(nèi)轉(zhuǎn)子軸向磁通永磁同步電機(jī)。至20世紀(jì)80年代，WEH等[17]詳細(xì)分析了不同結(jié)構(gòu)的AFPM電機(jī)優(yōu)缺點(diǎn)，并研制出一臺(tái)雙外轉(zhuǎn)子內(nèi)定子結(jié)構(gòu)的高轉(zhuǎn)速、高轉(zhuǎn)矩的軸向磁通永磁同步電機(jī)，在當(dāng)時(shí)引起了較大的影響；隨后其將研究方向轉(zhuǎn)向大功率低轉(zhuǎn)速的AFPM電機(jī)，為了減少電機(jī)的慣量，在轉(zhuǎn)子圓盤上應(yīng)用強(qiáng)化纖維塑料，成功地研制了一臺(tái)220 kW，3.8 kNm低速高轉(zhuǎn)矩的軸向磁通永磁同步電機(jī)[18]。隨后全方位的開展了AFPM電機(jī)的研究。

曼徹斯特理工大學(xué)的SPOONER等[19]和DOSTAL等[20]提出了一種新的定子鐵芯不開槽TROUS型軸向磁通永磁無(wú)刷直流電機(jī)結(jié)構(gòu)型式，該電機(jī)具有雙外轉(zhuǎn)子內(nèi)定子結(jié)構(gòu)，定子繞組環(huán)繞在定子鐵芯之上，使得定子繞組低端縮短，進(jìn)而提高了電機(jī)的效率和功率密度。馬來(lái)亞大學(xué)的MAHMOUDI等[21-23]基于遺傳算法優(yōu)化設(shè)計(jì)了1臺(tái)三相四極50 Hz的AFPM電機(jī)，優(yōu)化目標(biāo)包括最大化功率密度、最小化諧波畸變率、正弦反電勢(shì)波形最大化以及低齒槽轉(zhuǎn)矩，并通過試驗(yàn)驗(yàn)證了優(yōu)化效果的有效性?？瀑Z埃利大學(xué)的AYDIN等[24-25]對(duì)1臺(tái)24槽8極單定子雙轉(zhuǎn)子AFPM電機(jī)展開了研究，總結(jié)了減小電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩的方法，通過對(duì)多種方法的對(duì)比得出，斜槽斜極是削弱齒槽轉(zhuǎn)矩最有效的方法，并細(xì)致分析了永磁體斜極以及采用不同斜極方式削弱齒槽轉(zhuǎn)矩的效果，最后以試驗(yàn)驗(yàn)證了此類方法的有效性。

國(guó)外對(duì)AFPM電機(jī)的研究已經(jīng)達(dá)到了產(chǎn)品化的階段。目前為止，已有瑞士INFRANOR公司、德國(guó)Robert Bosch公司和羅馬尼亞電力工程研究所等在生產(chǎn)系列的AFPM電機(jī)產(chǎn)品。

中國(guó)關(guān)于AFPM電機(jī)的研究處于初步發(fā)展階段，但已取得了一定的成果。沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)的王曉遠(yuǎn)等[26]對(duì)一種基于Halbach陣列的AFPM盤式電機(jī)展開了研究，并從電機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，提出了一種新型楔形氣隙電機(jī)結(jié)構(gòu)，通過改變氣隙結(jié)構(gòu)以提升電機(jī)的氣隙磁密，進(jìn)而改善電機(jī)性能?？紤]到AFPM電機(jī)盤式布置的型式，其內(nèi)部氣隙磁密分布較為復(fù)雜，河南理工大學(xué)的SHANGGUAN等[27-28]通過傳統(tǒng)磁路法以及有限元切片法對(duì)AFPM電機(jī)的氣隙磁密進(jìn)行了深入研究和計(jì)算分析，明確了電機(jī)氣隙磁密的分布狀態(tài)。

為了研究整體磁極斜極與分段磁極斜極對(duì)齒槽轉(zhuǎn)矩的不同影響，周俊杰等[29]基于能量法和傅里葉分解法，推導(dǎo)出AFPM電機(jī)在斜極前后的齒槽轉(zhuǎn)矩解析表達(dá)式，并利用有限元法展開仿真與分析，發(fā)現(xiàn)采用分段磁極斜極方法對(duì)削弱AFPM電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩具有更理想的效果。

2AFPM型電機(jī)的分類

AFPM電機(jī)依據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)有不同的分類情況。若按照定子和轉(zhuǎn)子的個(gè)數(shù)劃分，可分為單定子-單轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)（簡(jiǎn)稱SS）、單定子-雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)（簡(jiǎn)稱TORUS）、雙定子-單轉(zhuǎn)子（簡(jiǎn)稱AFIR）和多定子-多轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)（簡(jiǎn)稱MS）4種，如圖2所示[30-32]。AFPM型電機(jī)多用作牽引及驅(qū)動(dòng)裝置，因此主要根據(jù)其產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩能力來(lái)選擇電機(jī)結(jié)構(gòu)。在圖2所示的4種結(jié)構(gòu)中，在相同尺寸條件下，MS結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩是AFIR結(jié)構(gòu)和TORUS結(jié)構(gòu)的2倍，是SS結(jié)構(gòu)的4倍[33]，由此可見，定子轉(zhuǎn)子數(shù)目的增多有利于提升AFPM電機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出。

若按照磁通閉合路徑的不同劃分，AFPM電機(jī)可分為定子有鐵芯和定子無(wú)鐵芯結(jié)構(gòu)，如圖3所示[34]。定子無(wú)鐵芯結(jié)構(gòu)具有電機(jī)效率高、散熱性好、定子磁路線性化等優(yōu)點(diǎn)，但其存在電感較小，恒功率區(qū)小，繞組渦流損耗大等缺點(diǎn)[35-36]。定子有鐵芯結(jié)構(gòu)還可進(jìn)一步劃分為有槽和無(wú)槽2種形式。定子有槽可以減小齒槽轉(zhuǎn)矩，但存在繞組渦流損耗大、恒功率范圍小的缺點(diǎn)；定子鐵芯無(wú)槽可以提高電機(jī)的恒功率范圍，但同時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的損耗問題[35]。

3AFPM型電機(jī)在輪轂驅(qū)動(dòng)方面的工程應(yīng)用

輪轂驅(qū)動(dòng)的方式可為電動(dòng)汽車提供更加靈活多變的驅(qū)動(dòng)選擇，將電機(jī)整合在車輪內(nèi)部來(lái)直接驅(qū)動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，極大地提高了車輛的傳動(dòng)效率和底盤的可操作性，同時(shí)節(jié)省了電動(dòng)汽車的布置空間[37]，有效提升了車輛的空間利用率。

意大利SOLERO等[38]研制的4.5 kW無(wú)槽結(jié)構(gòu)AFPM輪轂電機(jī)應(yīng)用于三輪電動(dòng)車，其剖面圖如圖4所示，該電機(jī)采用雙轉(zhuǎn)子-單定子背靠背繞組結(jié)構(gòu)，有效縮短繞組端部。應(yīng)用此種AFPM型輪轂電機(jī)的電動(dòng)車持續(xù)行駛速度為50 km/h，最大行駛速度可達(dá)80 km/h。

通用汽車公司和羅馬大學(xué)合作研制的軸向磁場(chǎng)永磁驅(qū)動(dòng)輪轂電機(jī)，如圖5所示，該電機(jī)應(yīng)用于混合電力汽車GMs S10，最大轉(zhuǎn)矩為500 N·m，最大功率為25 kW，最高轉(zhuǎn)速可達(dá)1 200 r/min[39]。此輪轂電機(jī)采用有鐵芯開槽結(jié)構(gòu)，冷卻方式為液冷。為了獲得較高的轉(zhuǎn)矩密度選取了較多的極對(duì)數(shù)和較大的電機(jī)外徑；為降低定位力矩，將轉(zhuǎn)子磁鋼不等距分布，并采用磁性槽楔以削弱定子的開槽效應(yīng)；為了進(jìn)一步提高電機(jī)功率密度，根據(jù)轉(zhuǎn)子鐵芯的磁力線分布，削減磁密較低的多余鐵芯。此外，水冷鋁環(huán)和高熱導(dǎo)率的環(huán)氧一起用于定子外側(cè)，能有效降低電機(jī)的溫升。

中國(guó)對(duì)AFPM型輪轂驅(qū)動(dòng)電機(jī)方面的研究取得不錯(cuò)的成就。鄧秋玲等[40]提出了一種應(yīng)用于混合動(dòng)力汽車的新型高密度AFPM輪轂驅(qū)動(dòng)電機(jī)，此電機(jī)的電樞由分段的疊片定子極和簡(jiǎn)單的繞組所構(gòu)成，節(jié)約了成本，降低了損耗，不僅解決了軸向磁場(chǎng)電機(jī)電樞鐵芯制造困難的問題，同時(shí)還可以獲得較好的性能。清華大學(xué)盧東斌等[41]提出一種基于霍爾傳感器的磁場(chǎng)定向控制應(yīng)用在電動(dòng)汽車永磁無(wú)刷輪轂電機(jī)的方法。永磁無(wú)刷輪轂電機(jī)一般為外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，采用霍爾傳感器作為位置傳感器，可以實(shí)現(xiàn)較好的轉(zhuǎn)矩控制，保證車輛的平順性和舒適性，同時(shí)具有電機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊和方案成本低的優(yōu)點(diǎn)。哈爾濱工業(yè)大學(xué)的倪榮剛[14]探討了AFPM輪轂電機(jī)的輸出特性與電磁參數(shù)的關(guān)系，并給出其計(jì)算方法和影響因素，同時(shí)指出所研究輪轂系統(tǒng)的輸出能力還受到電機(jī)損耗和溫升的影響，為后續(xù)AFPM輪轂電機(jī)的研究明確了一定的方向。

4AFPM型輪轂驅(qū)動(dòng)電機(jī)存在的關(guān)鍵技術(shù)問題

AFPM電機(jī)的技術(shù)得到了飛速發(fā)展，但其作為電動(dòng)汽車輪轂驅(qū)動(dòng)裝置仍存在以下技術(shù)問題。

1）制動(dòng)器、位置傳感器和控制系統(tǒng)需要與AFPM型輪轂電機(jī)進(jìn)行配套

AFPM型輪轂驅(qū)動(dòng)電機(jī)需要分辨率高、外型扁平、與電機(jī)結(jié)構(gòu)配套的傳感器和控制器，控制系統(tǒng)宜采用高速微處理器和數(shù)字信號(hào)處理器（DSP），運(yùn)用矢量控制方法和無(wú)位置傳感器控制，以提高系統(tǒng)的可靠性和對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性[42]。

2）車輪內(nèi)部空間有限，需要合理布置

由于車輪內(nèi)部空間限制，給驅(qū)動(dòng)電機(jī)、制動(dòng)系統(tǒng)、減速機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)的合理布置增加了難度，尤其是輪轂電機(jī)已占據(jù)了車輪內(nèi)部的大部分空間，這就使制動(dòng)器的安裝更為困難，即使采用結(jié)構(gòu)優(yōu)化安裝了制動(dòng)系統(tǒng)，緊湊的布置形式也容易導(dǎo)致制動(dòng)器及輪轂電機(jī)的散熱、機(jī)械制動(dòng)和再生制動(dòng)的協(xié)調(diào)等方面問題，同時(shí)影響車輪的定位參數(shù)，造成電動(dòng)汽車的操縱穩(wěn)定性下降。因此，AFPM輪轂電機(jī)的空間布置及驅(qū)動(dòng)制動(dòng)控制也將是今后研究的關(guān)鍵技術(shù)[43]。

3）AFPM輪轂電機(jī)應(yīng)具有良好的散熱性和密封性

輪轂電機(jī)處于過載運(yùn)行時(shí)，電機(jī)溫度會(huì)升高，為了防止這一現(xiàn)象產(chǎn)生，輪轂電機(jī)應(yīng)具有良好的散熱性，然而，為了防止車輪涉水、塵土污染等使輪轂電機(jī)受到損壞，輪轂電機(jī)還應(yīng)具有較好的密封性。因此，需要考慮如何兼顧散熱和密封這兩大關(guān)鍵問題。

4）AFPM輪轂電機(jī)應(yīng)具有較好的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)抑制能力

電動(dòng)汽車采用輪轂驅(qū)動(dòng)形式，具有簡(jiǎn)化車輛結(jié)構(gòu)、可實(shí)現(xiàn)多種復(fù)雜驅(qū)動(dòng)方式以及便于采用多種新能源技術(shù)等優(yōu)點(diǎn)，然而輪轂驅(qū)動(dòng)的方式增大了車輪的簧下質(zhì)量和輪轂轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，并會(huì)產(chǎn)生一定的垂向激勵(lì)，將會(huì)對(duì)車輛的操縱穩(wěn)定性、行駛平順性以及安全性帶來(lái)影響，因此AFPM電機(jī)作為輪轂驅(qū)動(dòng)裝置應(yīng)具有較好的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)抑制能力，以盡可能地降低輪轂驅(qū)動(dòng)所帶來(lái)的垂向激勵(lì)。

5結(jié)論

AFPM型電機(jī)在功率密度和工作效率等方面具有優(yōu)異的表現(xiàn)，現(xiàn)已成為輪轂電機(jī)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本文闡述了AFPM電機(jī)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及其結(jié)構(gòu)分類，并對(duì)AFPM電機(jī)在輪轂驅(qū)動(dòng)方面的研究及工程應(yīng)用情況進(jìn)行了描述，在此基礎(chǔ)之上，結(jié)合AFPM電機(jī)自身特性及其在輪轂驅(qū)動(dòng)技術(shù)方面的匹配問題，指出了當(dāng)前AFPM電機(jī)作為輪轂驅(qū)動(dòng)裝置存在的關(guān)鍵技術(shù)問題，尤其是AFPM電機(jī)與其他系統(tǒng)的匹配和在高負(fù)荷工況下的散熱技術(shù)問題。

在后續(xù)的研究過程中，只有解決了所提出的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)，方可推動(dòng)AFPM電機(jī)在輪轂驅(qū)動(dòng)方面的技術(shù)應(yīng)用，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

參考文獻(xiàn)/References：

[1]YUAN X， MU R， ZUO J， et al. Economic development， energy consumption， and air pollution： A critical assessment in China[J]. Human and Ecological Risk Assessment： An International Journal， 2015， 21（3）： 781-798.

[2]BROWN S， PYKE D， STEENHOF P. Electric vehicles： The role and importance of standards in an emerging market[J]. Engergy Policy， 2010， 38（7）： 3797-3806.

[3]中國(guó)科學(xué)院能源領(lǐng)域戰(zhàn)略研究組. 中國(guó)至2050年能源科技發(fā)展路線圖[M]. 北京： 科學(xué)出版社， 2009.

[4]WANG R， CHEN Y， FENG D， et al. Development and performance characterization of an electric ground vehicle with independently actuated in-wheel motors[J]. Journal of Power Sources， 2011， 196（8）： 3962-3971.

[5]CHEN B C， KUO C C. Electronic stability control for electric vehicle with four in-wheel motors[J]. International Journal of Automotive Technology， 2014， 15（4）： 573-580.

[6]YOO C H， LIM D K， WOO D K， et al. A new multimodal optimization algorithm for the design of in-wheel motors[J]. IEEE Transactions on Magnetics， 2015， 51（3）：1-4.

[7]SANTIAGO J D， BERNHOFF H， EKERGRRD B， et al. Electrical motor drivelines in commercial all-electric vehicles： A review[J]. IEEE Transactions on Vehicle Technology， 2012， 61（2）：475-484.

[8]BENER A， MAADID M G A A， ZKAN T， et al. The impact of four-wheel drive on risky driver behaviours and road traffic accidents[J]. Transportation Research Part F： Traffic Psychology and Behaviour， 2008， 11（5）： 324-333.

[9]RAMBALDI L， BOCCI E， ORECCHINI F. Preliminary experimental evaluation of a four wheel motors， batteries plus ultracapacitors and series hybrid powertrain[J]. Applied Energy， 2011， 88（2）： 442-448.

[10]LACHHAB I， KRICHEN L. An improved energy management strategy for FC/UC hybrid electric vehicles propelled by motor-wheels[J]. International Journal of Hydrogen Energy， 2014， 39（1）： 571-581.

[11]李剛， 宗長(zhǎng)富， 陳國(guó)迎， 等. 線控四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)輪轂電機(jī)電動(dòng)車集成控制[J]. 吉林大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版）， 2012， 42（4）： 796-802.

LI Gang， ZONG Changfu， CHEN Guoying， et al. Integrated control for X-by-wire electric vehicle with 4 independently driven in-wheel motors[J]. Journal of Jilin University（Engineering and Techonlogy Edition）， 2012， 42（4）： 796-802.

[12]王曉遠(yuǎn)， 高鵬. 基于進(jìn)化策略的輪轂電機(jī)永磁體結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)， 2015， 35（4）： 979-984.

WANG Xiaoyuan， GAO Peng. Optimal design of permanent magnets of in-wheel motor based on evolution strategy[J]. Proceedings of the CSEE， 2015， 35（4）： 979-984.

[13]WU F K， YEH T J， HUANG C F. Motor control and torque coordination of an electric vehicle actuated by two in-wheel motors[J]. Mechatronics， 2013， 23（1）： 46-60.

[14]倪榮剛. 軸向磁場(chǎng)永磁同步輪轂電機(jī)研究[D]. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)， 2012.

NI Ronggang. Research on Axial Flux Permanent Magnet Synchronous Wheel Motor[D]. Harbin： Harbin Institute of Technology， 2012.

[15]GIERAS J F， WANG R J， KAMPER M J. Axial Flux Permanent Magnet Brushless Machines[M]. London： Kluwer Acadenic， 2004.

[16]BRAMANTI A. Analysis on a synchronous machine with axial air gap[C]// ICEM .[S.l.]：[s.n.]，1978： 2-10.

[17]WEH H， MAYER R. Synchronous machine with permanent magent excitation as a flexible propulsion motor with high efficiency[J]. Proceedings of International Conference on Electrical Machines，1984，20（6）： 607-612.

[18]WEH H， MOSEBACH H， MAY H. Design concepts and force generation in inverted-fed synchronous machines with permanent magnet excitation[J]. IEEE Transactions on Magnetics， 2003，20（5）：1756-1761.

[19]SPOONER E， CHALMERS B J. “TORUS”： A slotless，toroidal-stator， permanent-magnet generator[J]. IEEE Proceedings B-Electric Power Applications， 1992，139（6）：497-506.

[20]DOSTAL Z， LIPO T A， CHALMERS B J. Influence of current waveshape on motoring performance of the slotless permanentmagnet machine Torus[C]//International Conference on Electrical and Machines and Drives.[S.l.]：[s.n.]， 1993： 376-380.

[21]MAHMOUDI A， KAHOURZADE S， RAHIM A N， et al. Design and prototyping of an optimized axial-flux permanent-magnet synchronous machine[J]. IET Electric Power Applications， 2013， 7（5）： 338-349.

[22]MAHMOUDI A， KAHOURZADE S， RAHIM N A， et al. Design， analysis and prototyping of an axial-flux permanent magnet motor based on genetic algorithm and finite element analysis[J]. IEEE Transactions on Magnetics， 2013， 49（4）： 1479-1492.

[23]MAHMOUDI A， KAHOURZADE S， RAHIM N A， et al. Design， analysis and prototyping of a novel structured solid rotor ringed line start axial flux permanent magnet motor[J]. IEEE Transactions on Industrial Electronic， 2014， 61（4）： 1722-1734.

[24]AYDIN M， ZHU Z Q， LIPO T A， et al. Minimization of cogging torque in axial-flux permanent magnet machines： Design concepts[J]. IEEE Transactions on Magnetics， 2007， 43（9）： 3614-3622.

[25]AYDIN M， GULEC M. Reduction of cogging torque in double-rotor axial-flux permanent-magnet disk motors： A review of cost-effective magnet-skewing techniques with experimental verification[J]. IEEE Transactions on Industrial Electronics， 2014， 61（9）： 5025-5034.

[26]王曉遠(yuǎn)， 唐任遠(yuǎn)， 杜靜娟， 等. 基于Halbach陣列盤式無(wú)鐵心永磁同步電機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)——楔形氣隙結(jié)構(gòu)電機(jī)[J]. 電工技術(shù)學(xué)報(bào)， 2007， 22（3）： 2-5.

WANG Xiaoyuan， TANG Renyuan， DU Jingjuan， et al. Optimization of disk coreless permanent magnet synchronous motor based on Halbach——the wedgy airgap motor[J]. Transactions of China Electrotechnical Society， 2007， 22（3）： 2-5.

[27]SHANGGUAN Xuanfeng， ZHANG Kai. Static airgap magnetic field of axial flux permanent magnet disk motor[J]. International Journal of Digital Content Technology and Its Applications， 2013， 7（7）： 1175-1182.

[28]SHANGGUAN Xuanfeng， ZHANG Kai. Calculation of 3D airgap magnetic field distribution of an axial flux permanent magnet motor[J]. Applied Mechanics & Materials， 2013， 273： 338-342.

[29]周俊杰， 范承志， 葉云岳， 等. 基于斜磁極的盤式永磁電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩削弱方法[J]. 浙江大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版）， 2010， 44（8）： 1548-1552.

ZHOU Junjie， FAN Chengzhi， YE Yunyue， et al.Method for reducing cogging torque based on magnet skewing in disc-type permanent magnet motors[J]. Journal of Zhejiang University（Engineering Science）， 2010， 44（8）： 1548-1552.

[30]GIERAS F J， WANG Rongjie， KAMPER M J.Axial Flux Permanent Magnet Brushless Machines[M].Berlin：Springer Netherlands， 2008.

[31]CAPPONI F G， DONATO G D， CARICCHI F. Recent advances in axial-flux permanent-magnet machine technology[J]. IEEE Transactions on Industry Application， 2012， 48（6）： 2190-2205.

[32]王曉光.電動(dòng)汽車輪轂用盤式無(wú)鐵心永磁同步電機(jī)的控制策略研究[D]. 天津：天津大學(xué)， 2014.

WANG Xiaoguang. Research on Control Strategy of In-Wheel Disc Coreless Permanent Magnet Synchronous Motor for Electric Vehicles[D]. Tianjing： Tianjing University， 2014.

[33]CHAKER N， SALAH B I， TOUNSI S， et al. Design of axial-flux motor for traction application [J]. Journal of Electromagnetic Analysis & Applications， 2009，1（2）： 73-84.

[34]黃允凱， 周濤， 董劍寧， 等. 軸向永磁電機(jī)及其研究發(fā)展綜述[J]. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)， 2015， 35（1）： 192-205.

HUANG Yunkai， ZHOU Tao， DONG Jianning， et al. An overview on developments and researches of axial flux permanent magnet machines[J]. Proceedings of the CSEE， 2015， 35（1）： 192-205.

[35]RAHMAN K M， PATEL N R，WARD T G， et al. Application of direct-drive wheel motor for fuel cell electric and hybrid electric vehicle propulsion system[J]. IEEE Transactions on Industry Applications， 2006，42（5）： 1185-1192.

[36]JAVADI S， MIRSALIM M. A coreless axial-flux permanent-magnet generator for automotive applications[J]. IEEE Transactions on Magnetics， 2008， 44（12）： 4591-4598.

[37]鄭淑琴， 龍江啟. 電動(dòng)汽車永磁無(wú)刷輪轂電機(jī)控制策略建模[J].中國(guó)機(jī)械工程， 2017， 28（6）： 744-755.

ZHENG Shuqin， LONG Jiangqi. Control tactics modeling of electric vehicle permanent magnet brushless wheel motors[J]. China Mechanical Engineering， 2017， 28（6）： 744-755.

[38]SOLERO L， HONORATI O， CARICCHI F， et al. Nonconventional threee-wheel electric vehicle for urban mobility[J]. IEEE Transactions on Vehicular Technology， 2001， 50（4）： 1085-1091.

[39]宮海龍. 高轉(zhuǎn)矩永磁輪轂電機(jī)磁系統(tǒng)的研究[D]. 哈爾濱： 哈爾濱工業(yè)大學(xué)， 2011.

GONG Hailong. Research on Magnetic System of High Torque Permanent In-Wheel Motor[D]. Harbin： Harbin Institute of Technology， 2011.

[40]鄧秋玲， 肖鋒. 盤式永磁同步電機(jī)在混合動(dòng)力汽車中的應(yīng)用[J]. 微特電機(jī)， 2010（10）：66-76.

DENG Qiuling， XIAO Feng. Application of disc type permanent magnet synchronous machines to hybrid electric vehicles[J]. Small & Special Electrical Machines， 2010（10）： 66-76.

[41]盧東斌， 歐陽(yáng)明高， 谷靖， 等. 電動(dòng)汽車永磁無(wú)刷輪轂電機(jī)磁場(chǎng)定向控制[J]. 電機(jī)與控制學(xué)報(bào)， 2012， 16（11）： 76-83.

LU Dongbin， OUYANG Minggao， GU Jing， et al. Field oriented control of permanent magnet brushless hub motor in electric vehicle[J]. Electric Machines and Control， 2012， 16（11）： 76-83.

[42]趙鵬. 盤式永磁無(wú)刷直流電機(jī)的設(shè)計(jì)研究[D]. 杭州：浙江大學(xué)， 2010.

ZHAO Peng. Research on Design of Disk Permanent Magnet Brushless DC Motor[D]. Hangzhou： Zhejiang University， 2010.

[43]何仁， 張瑞軍. 輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的研究與進(jìn)展[J]. 重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)）， 2015， 29（17）： 10-18.

HE Ren， ZHANG Ruijun. Research and development of in-wheel motor drive technology[J]. Journal of Chongqing University of Technology（Natural Science）， 2015， 29（17）： 10-18.