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Design of a Permanent-magnet Direct-driven Wheel
Motor Drive for Electric Vehiclle
G.H. Chen and K.J. Tseng
http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=548845
控晶四乙
4a02c105
林義傑
Abstract
This paper presents a high efficiency direct wheel motor
drive for electric vehicles (EVs). The proposed motor is a
permanent magnet square-wave motor whose rotor with
rare earth magnets forms the outside of the motor to be
set within each wheel tyre to realize the direct drive. In
order to achieve the direct drive without any mechanical
transmission for EVs, the wheel motor has been designed
as a low-speed hightorque motor. The design and
optimization of the motor was done with the aid of ftnite
element electromagnetic field analysis. The advanced
motor control strategy, which could ensure the wheel
motor drive runs efficiently in the entire permitted speed
and load range, is also discussed. The design procedure
of the 6.2 kW, lOOOrpm wheel motor drive and its
technical data are given in this paper.
Introduction
It is well known that electric vehicles
possess the virtues of energy-saving, nonemission and low noise pollution, the socalled “green car”. However, the present
performance of EVs such as range per
charge, and the cost of EVs plus its
infrastructure are far from being competitive
to those of internal combustion engine
vehicles. Hence power saving measures
and high efficiency are of upmost
importance when designing EVs, especially
their electric motor drives.
馬達類型
電動汽車，幾種不同類型的馬達可以被
認為用於在使用電動車：
(1)傳統的直流換向器電機（包括永磁電
機和電機系列）
(2)異步電動機
(3)開關磁阻電機
(4)PM無刷同步電動機
(5)永磁無刷直流電動機
方法
麥克斯韋2D場模擬器是一個用戶fkiendly軟件，它已
被用來分析所提出的電機和計算電磁場相關電機參數，
如L，Y〜，電子，和Te。
每次模擬週期進行了在五個步驟：
步驟1 - 創建rnotor模型
首先，根據初始設計配置所提出的電機，在圖4所示
的模型是創建。創建的模型包括轉子鐵心22磁體
（ML-M22），氣隙，定子鐵心20的槽（CL-C20），10
孔（HI-H10）和軸。十孔被加入使定子磁軛較小從而
導致減少馬達的體積和重量的
步驟2 - 選擇的材料
不同的材料;被選擇並分配給電機的不同部分示於表3。
材料特性進行再定義和數據被指定的，例如B-H
cuirve值。
結論
通過消除機械傳輸，如離合器，減速齒輪和
差速齒輪，有可能設計一種快速對此種高效
率、節能和多簡化能直接驅動的系統。一種
新型永磁無刷直流電機已使用麥克斯韋2D定
理。這種馬達特別適合於電動汽車應用，由
於其獨特的特點，並具有直流和交流電機的
優點。獨特轉子磁體，定子槽和定子的安排
繞組是能夠實現高功率密度、高效率，並減
少齒槽轉矩。通過使用雙閉環控制系統與換
向角調節器，所提出的馬達應能匹配不同的
負載和速度的條件，以確保馬達驅動器在高
效率區域運行時，在允許轉速和負荷範圍內。