電動(dòng)輪

礦用卡車電動(dòng)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(yùn)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(jī)械傳動(dòng)和電傳動(dòng)兩種形式，這里討論的是電傳動(dòng)礦用卡車。其動(dòng)力仍然是由柴油發(fā)動(dòng)機(jī)提供，但是與普通車輛不同的是，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)并不是直接向車輪提供動(dòng)力，而是帶動(dòng)發(fā)電機(jī)，然后由發(fā)電機(jī)向輪邊電機(jī)供電，由輪邊電機(jī)經(jīng)減速機(jī)構(gòu)將動(dòng)力傳至車輪。這一動(dòng)力傳遞過程中，輪邊電機(jī)和減速機(jī)構(gòu)以及制動(dòng)機(jī)構(gòu)等通常集成在一起，成為一個(gè)獨(dú)立的單元，通常將其稱為電動(dòng)輪，有的稱之為輪馬達(dá)。
1 電動(dòng)輪的基本結(jié)構(gòu)
電動(dòng)輪結(jié)構(gòu)緊湊，控制靈活，傳動(dòng)效率高，而且與動(dòng)力源的連接是以電纜、管線為主的軟連接，因此使整車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加靈活，不受剛性軸連接的局限。
最早的電動(dòng)輪結(jié)構(gòu)出現(xiàn)于20世紀(jì)50年代，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，集成于車輪內(nèi)部，位于車輛輪轂的位置，內(nèi)部集成了電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)構(gòu)、制動(dòng)器。

目前的 電動(dòng)輪結(jié)構(gòu)，主要部分與早期相比變化不大，其減速機(jī)構(gòu)通常為行星齒輪機(jī)構(gòu)。電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸將轉(zhuǎn)矩傳遞給行星齒輪機(jī)構(gòu)中的太陽輪，通過行星輪、行星架及齒圈的結(jié)構(gòu)，講轉(zhuǎn)矩傳遞給輪輞，同時(shí)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的降低和力矩的放大，驅(qū)動(dòng)車輛運(yùn)動(dòng)。

2 電動(dòng)輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和優(yōu)勢
電機(jī)加行星齒輪機(jī)構(gòu)組成的傳動(dòng)單元，具有三個(gè)顯著的特點(diǎn)：
第一 傳動(dòng)比大， 由此可以使力矩放大的倍數(shù)較大，有利于重載車輛的驅(qū)動(dòng)。礦用卡車載重加車輛自重都在數(shù)百噸級，電動(dòng)輪的輸出力矩必須足夠大才能實(shí)現(xiàn)車輛的驅(qū)動(dòng)。
第二是變速順暢。電動(dòng)輪的變速由電氣控制系統(tǒng)控制 電機(jī)的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)，避開了傳統(tǒng)機(jī)械變速機(jī)構(gòu)的摩擦和沖擊，同時(shí)省去了龐大的齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，減輕了整體重量。
第三是結(jié)構(gòu)緊湊。行星齒輪機(jī)構(gòu)本身體積小，電機(jī)布置在太陽輪的對應(yīng)位置上，使整個(gè)電動(dòng)輪的徑向尺寸得以有效控制。而且，電動(dòng)輪在礦用卡車上的使用，省去了傳動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)的傳動(dòng)軸、離合器、差速器等結(jié)構(gòu)復(fù)雜的傳動(dòng)部件，節(jié)省了大量的空間。
以上特點(diǎn)，使得這種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)得以廣泛的應(yīng)用在各種要求低轉(zhuǎn)速、高扭矩的設(shè)備上，目前許多電動(dòng)旋具和起重設(shè)備上，例如電動(dòng)/氣動(dòng)力矩放大扳手、電動(dòng)/氣動(dòng)起重機(jī)等，用的也是類似的機(jī)構(gòu)。如圖2，圖3所示。

圖2  氣動(dòng)起重機(jī)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)

圖3 氣動(dòng)力矩放大扳手

當(dāng)然，電動(dòng)輪機(jī)構(gòu)具備許多優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，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(dòng)輪徑向尺寸要求較高，對軸向尺寸也有一定要求。驅(qū)動(dòng)電機(jī)要求能夠頻繁起動(dòng)、變速、停車，對轉(zhuǎn)矩控制的動(dòng)態(tài)性能要求較高。
3 電動(dòng)輪的發(fā)展趨勢
目前，電動(dòng)輪的應(yīng)用正在迅速擴(kuò)大，從最初在重載車輛上的應(yīng)用逐漸向民用電動(dòng)車輛方向發(fā)展的趨勢比較明顯。隨著節(jié)能環(huán)保要求的逐漸提高，新型混合動(dòng)力車型的不斷出現(xiàn)，發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、電動(dòng)輪這種動(dòng)力方案越來越多地應(yīng)用于一些車輛上，許多車輛生產(chǎn)廠商都采用了類似這種電動(dòng)輪的部件。