Selected aspects of designing motor for direct vehicle wheel drive

• Autorzy: Wolnik Tomasz , Dukalski Piotr , Będkowski Bartłomiej , Jarek Tomasz

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2020.04.31

Warianty tytułu

PL

Wybrane aspekty projektowania silników do bezpośredniego napędu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Widespread interest in electromobility results in intensified development (design and manufacture) of electrical drives, including electrical traction motors. Currently the attention is focused on searching for motor designs with increased power density, increased power effectiveness and limited manufacturing costs. The accessibility of materials such as permanent magnets, lamination sheets with low lossiness or epoxy resins is also significant. One possible solution is to build drive motor into a wheel hub. This allows for a direct drive, without additional intermediate devices. This type of design has been known for years, but lately it started to evoke more and more practical interest. Several selected aspects and issues arising in design of motor dedicated to passenger vehicle are presented in this paper. The method of selecting motor’s most important operational parameters is discussed as well as some problems with design of electromagnetic circuit and possibilities of improving power density coefficient, which is a major issue with motors of this particular type.

PL

Szerokie zainteresowanie elektromobilnością wzmaga wśród konstruktorów oraz producentów rozwój elektrycznych układów napędowych, w tym elektrycznych silników trakcyjnych. Poszukiwane są rozwiązania pozwalające na zwiększenie gęstości mocy silnika, zwiększenie jego efektywności energetycznej oraz ograniczenie kosztów produkcji. Duże znaczenie w tym zakresie odgrywa równieżdostępność materiałów, takich jak magnesy trwałe, niskostratne blachy elektrotechniczne czy żywice epoksydowe. Jednym zrozwiązańjest koncepcja zabudowy silników napędowych w piastach kół pojazdu, pozwalająca na bezpośredni (bez dodatkowych urządzeń pośredniczących) napęd kół. Rozwiązanie to choć znane od lat, w ostatnim czasie cieszy się coraz większym zainteresowaniem w praktyce. W niniejszym artykule przedstawiono kilka wybranych aspektów oraz problemów analizowanych w czasie projektowania tego rodzaju silnika z przeznaczeniem do pojazdu osobowego. Omówiono sposób doboru najważniejszych parametrów eksploatacyjnych silnika, wybrane problemy podczas projektowania obwodu elektromagnetycznego oraz możliwości poprawy niezwykle istotnego dla tego typu rozwiązania współczynnika gęstości mocy.

Słowa kluczowe

EN

wheel hub motor; permanent magnet motor; electric drive

PL

silnik w piaście koła; silnik z magnesami stałymi; napęd elektryczny

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2020
• Tom: R. 96, nr 4
• Strony: 150--153
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 ys., tab.

Twórcy

autor

Wolnik Tomasz

• Łukasiewicz Research Network – Institute of Electrical Drives and Machines KOMEL, Al. Roździeńskiego 188, 40-203 Katowice

autor

Dukalski Piotr

• Łukasiewicz Research Network – Institute of Electrical Drives and Machines KOMEL, Al. Roździeńskiego 188, 40-203 Katowice

autor

Będkowski Bartłomiej

• Łukasiewicz Research Network – Institute of Electrical Drives and Machines KOMEL, Al. Roździeńskiego 188, 40-203 Katowice

autor

Jarek Tomasz

• Łukasiewicz Research Network – Institute of Electrical Drives and Machines KOMEL, Al. Roździeńskiego 188, 40-203 Katowice

Bibliografia

• [1] Gawron S.: ‘Wybrane, innowacyjne projekty maszyn elektrycznych z magnesami trwałymi i ich praktyczne zastosowania’. Maszyny Elektryczne - Zeszyty Problemowe Nr 1/2016, pp. 1-10.
• [2] Dukalski P., Będkowski B., Wolnik T., Urbaś A., Augustynek K.: ‘Założenia projektu silnika do zabudowy w piaście koła samochodu elektrycznego’. Maszyny Elektryczne - Zeszyty Problemowe Nr 2/2017, pp. 263-271.
• [3] Dukalski P., Będkowski B., Wolnik T., Jarek T.: "The Efficiency Analysis of Various Structural Solutions of the Wheel Motor Cooling Systems" XIII International Conference on Electrical Machines (ICEM) 09.2018.
• [4] Dukalski P., Będkowski B., Parczewski K., Wnęk H., Urbaś A., Augustynek K.: ‘Analysis of the influence of assembly electric motors in wheels on behaviour of vehicle rear suspension system’. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, Volume 42117.10.2018.
• [5] Dukalski P., Będkowski B., Parczewski K., Wnęk H., Urbaś A., Augustynek K.: "Dynamics of the vehicle rear suspension system with electric motors mounted in wheels "Eksploatacja i Niezawodnosc - Maintenance and Reliability Vol. 21, No. 1, 2019.
• [6] Van Schalkwyk D.J., Kamper M.: ‘Effect of Hub Motor Mass on Stability and Comfort of Electric Vehicles’. 2006 IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference, doi 10.1109/vppc.2006.364297.
• [7] Wolnik T., Król E.: ‘Silniki PMSM do zastosowań trakcyjnych - czy moc znamionowa silnika decyduje o jego gabarycie i masie?’. Maszyny Elektryczne - Zeszyty Problemowe Nr 2/2019, pp. 155-160.
• [8] Toda H., Xia Z., Wang J.: ‘Rotor Eddy-Current Loss in Permanent Magnet Brushless Machines’. IEEE Transaction on Magnetics, vol. 40, no.4, July 2004.
• [9] Ishak D., Zhu Q.: ‘Eddy-Current Loss in the Rotor Magnets of Permanent-Magnet Brushless Machines having a fractional number of slot per Pole’. IEEE Transaction on Magnetics, vol. 41, no.9, September 2005.
• [10] Bianchi N., Bolognani S., Fornasiero E.: ‘A general approach to determine the rotor losses in three-phase fractional-slot PM Machines’. IEEE International Electric Machines & Drives Conference, Antalya, Turkey 2007, DOI 10.1109/IEMDC.2007.382741.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).