電動輪

礦用卡車電動輪簡介
礦用卡車，也稱為非公路礦用自卸車，是大型露天礦的常用運輸車輛，載重量通常從50噸到300噸甚至更高，目前主要分為機械傳動和電傳動兩種形式，這里討論的是電傳動礦用卡車。其動力仍然是由柴油發動機提供，但是與普通車輛不同的是，柴油發動機并不是直接向車輪提供動力，而是帶動發電機，然后由發電機向輪邊電機供電，由輪邊電機經減速機構將動力傳至車輪。這一動力傳遞過程中，輪邊電機和減速機構以及制動機構等通常集成在一起，成為一個獨立的單元，通常將其稱為電動輪，有的稱之為輪馬達。
1 電動輪的基本結構
電動輪結構緊湊，控制靈活，傳動效率高，而且與動力源的連接是以電纜、管線為主的軟連接，因此使整車結構設計更加靈活，不受剛性軸連接的局限。
最早的電動輪結構出現于20世紀50年代，其結構如圖1所示，集成于車輪內部，位于車輛輪轂的位置，內部集成了電動機、減速機構、制動器。

目前的 電動輪結構，主要部分與早期相比變化不大，其減速機構通常為行星齒輪機構。電機的轉子軸將轉矩傳遞給行星齒輪機構中的太陽輪，通過行星輪、行星架及齒圈的結構，講轉矩傳遞給輪輞，同時實現轉速的降低和力矩的放大，驅動車輛運動。

2 電動輪機構的特點和優勢
電機加行星齒輪機構組成的傳動單元，具有三個顯著的特點：
第一 傳動比大， 由此可以使力矩放大的倍數較大，有利于重載車輛的驅動。礦用卡車載重加車輛自重都在數百噸級，電動輪的輸出力矩必須足夠大才能實現車輛的驅動。
第二是變速順暢。電動輪的變速由電氣控制系統控制 電機的轉速來實現，避開了傳統機械變速機構的摩擦和沖擊，同時省去了龐大的齒輪傳動結構，減輕了整體重量。
第三是結構緊湊。行星齒輪機構本身體積小，電機布置在太陽輪的對應位置上，使整個電動輪的徑向尺寸得以有效控制。而且，電動輪在礦用卡車上的使用，省去了傳動機械傳動的傳動軸、離合器、差速器等結構復雜的傳動部件，節省了大量的空間。
以上特點，使得這種傳動機構得以廣泛的應用在各種要求低轉速、高扭矩的設備上，目前許多電動旋具和起重設備上，例如電動/氣動力矩放大扳手、電動/氣動起重機等，用的也是類似的機構。如圖2，圖3所示。

圖2  氣動起重機的傳動結構

圖3 氣動力矩放大扳手

當然，電動輪機構具備許多優點的同時，也存在諸多弊端，例如由于集成度高，使得車輪整體重量增加許多，對車輛行駛性能存在影響。并且由于輪轂尺寸的限制，對電動輪徑向尺寸要求較高，對軸向尺寸也有一定要求。驅動電機要求能夠頻繁起動、變速、停車，對轉矩控制的動態性能要求較高。
3 電動輪的發展趨勢
目前，電動輪的應用正在迅速擴大，從最初在重載車輛上的應用逐漸向民用電動車輛方向發展的趨勢比較明顯。隨著節能環保要求的逐漸提高，新型混合動力車型的不斷出現，發動機、發電機、電動輪這種動力方案越來越多地應用于一些車輛上，許多車輛生產廠商都采用了類似這種電動輪的部件。