未来汽车动力架构的革命：Schaeffler轮毂电机的机遇与挑战（附PPT原文）

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引言：轮毂电机为何成为行业焦点？

在电动汽车技术快速迭代的今天，“轮毂电机（In-Wheel Drive, IWD）”因其高度集成化和模块化设计，被认为是颠覆传统动力架构的潜在方案。舍弗勒（Schaeffler）最新发布的《未来汽车动力架构集成分析》白皮书，首次系统性地评估了轮毂电机在乘用车、物流车、自动驾驶接驳车等场景的应用潜力，并揭示了其技术优势与现实挑战。

一、轮毂电机的技术突破：舍弗勒PowerWheel解决方案

舍弗勒推出的PowerWheel是当前全球领先的轮毂电机技术，其核心设计包括：

内转子+行星齿轮
通过集成减速机构，实现超高扭矩密度（单位体积扭矩输出领先行业）。
一体化制动系统
内置鼓式刹车，支持电制动与机械制动冗余，并集成驻车功能。
密封与轴承技术
采用小直径密封设计，结合舍弗勒独家轮毂轴承技术，确保在泥沙、冰雪等极端环境下的可靠性。

技术优势：

即插即用（Plug & Play）
模块化设计可适配48V/高压系统，灵活匹配不同车型需求。
空间释放
取消传统传动轴、差速器等部件，为电池布局和座舱设计创造更多可能性。
高扭矩输出
行星齿轮的加持使单轮扭矩提升显著，尤其适合商用车辆和高性能车型。

案例：在物流车中，轮毂电机可节省底盘空间，使载货容积提升5%-10%。

二、应用场景：谁需要轮毂电机？

白皮书将轮毂电机的潜在应用分为五类：

应用领域	现状	核心价值
乘用车	研发中（C/D级车试验）	扭矩矢量控制提升操控性
自动驾驶接驳车	已进入量产计划	简化底盘结构，支持灵活转向
末端物流车	部分车型量产	空间利用率优化，降低成本
房车/拖挂车	探索阶段	独立驱动助力脱困
特种车辆	清扫车等已商用	高扭矩适应复杂路况

关键结论：

乘用车领域，轮毂电机尚未展现出对传统电驱动桥（E-Axle）的压倒性优势，主要受限于成本与悬架适配。
特种车辆和物流车是当前最成熟的落地场景。

三、性能实测：舒适性与操控性如何平衡？

舍弗勒针对C级纯电动车（轴距2.7米，整备质量1805kg）进行了仿真对比，结果如下：

1. 舒适性挑战

簧下质量增加
轮毂电机导致单个车轮增重15%-18%，需通过强化悬架部件（材料用量增加15%）抵消震动。
实测数据

在ISO 8608标准路况下，轮毂电机车型的垂直振动加速度（RMS）比电驱动桥高约50%，接近“可接受”舒适度上限。
通过调整阻尼参数，舒适性可优化至与电驱动桥相当水平。

2. 动态操控表现

麋鹿测试（ISO 3888）
轮毂电机车型在被动悬架调校下，极限通过速度与电驱动桥车型持平（72-73km/h）。
扭矩矢量控制
独立控制单轮扭矩可进一步提升弯道稳定性（侧向加速度容忍度从0.5g提升至0.7g）。

工程师点评：轮毂电机对悬架设计提出更高要求，但通过软件控制（如主动侧倾抑制）可以弥补机械短板。

四、经济性与环保：钠离子电池的“救赎”

轮毂电机的空间节省优势，使得电池布局可以更灵活。白皮书提出了一种颠覆性方案：

钠离子电池（SIB）替代锂电（LFP）

SIB能量密度较低（续航减少17%），但通过轮毂电机释放的60-100L额外空间，可装载更大电池组，实现续航持平。
综合成本降低29%，重量减轻16%，且全生命周期碳排放减少（GWP降低）。

数据对比：

方案	续航（WLTC）	成本指数	重量指数
传统LFP+电驱动桥	500km	1.00	1.00
SIB+电驱动桥	423km	0.71	0.84
SIB+轮毂电机	500km	1.04	1.22

结论：轮毂电机与钠离子电池的组合，可能成为低成本、低碳排放的技术路径。

五、挑战与未来展望

尽管轮毂电机潜力巨大，舍弗勒仍指出三大关键瓶颈：

成本问题
四轮独立电机总成本仍高于单一电驱动桥。
热管理难题
制动与电机发热叠加，需创新冷却方案。
悬架适配
现有悬架系统需重新设计以应对簧下质量增加。

未来方向：

在物流车、特种车辆中优先推广。
通过规模化生产降低电机成本。
开发主动悬架系统与轮毂电机深度协同。

结语：轮毂电机的“破局”时刻尚未到来

舍弗勒的研究表明，轮毂电机在乘用车领域仍面临性价比与工程适配的权衡，但其在特殊场景的价值已获验证。或许正如白皮书最后所问：

“轮毂电机是否只是技术狂想？答案取决于我们如何定义‘未来车辆’的边界。”

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来源：电动新视界

假如电机达到50000rpm：关于联合电子新一代超高速电机的猜想

RIO 电驱动专注于新能源汽车及三电相关领域知识和资讯的分享。前言本公众号在4月3日发文《重磅！联合电子推出UX-PIN》，联合电子又在原X-PIN绕组基础上孵化出新的技术平台——UX-PIN。UX-PIN创新融合U-PIN与X-PIN双技术优势，突破既有设计平台兼容性瓶颈，为行业提供柔性升级路径。联合电子在其4月2日的公众号上同时宣布：在即将到来的上海车展上，发布新一代电机产品UX-PIN，转速高达50000rpm，不得不说现在新产品取名越来越高大上了，同时技术“噱头”也是越来越有味。今天，本文就对即将发布的产品进行一个预测。特此说明：无任何特定指向，仅作者个人看法。1纳米涂覆技术在电机涂覆工艺中，环氧粉末凭借固化时间快、工艺简单等优势得到广泛应用。然而，X-PIN 电机这种焊点间间距短的，其局限性暴露无遗。X-PIN电机焊点间间隙极小，环氧粉末涂覆后极易大面积粘连，如下图，这种严重影响产品质量判断，毕竟不知道大面积粘连处粉末气孔问题。联合电子纳米涂覆技术大概是某种热固树脂作为涂覆材料，其颜色猜测为透明色，解决狭小的焊点间隙中实现均匀涂覆，避免粘连问题，如下图。 2无漆绝缘工艺无漆绝缘工艺在联合电子UX-PIN 电机中的应用，同样是一大技术亮点。该工艺最早源于 3M 为丰田开发的膨胀绝缘纸，这一举措大概率是为了实现槽内油冷这一创新设计，之前介绍联合电子槽内油冷技术文章提到过。相关文章：槽内油冷新技术：联合电子、吉利与舍弗勒的专利有何不同？膨胀绝缘纸的工作原理基于其特殊的材料属性，在一定温度下下能够膨胀并填充槽内空间，与传统绝缘漆工艺相比，无漆绝缘不仅简化了生产流程，为槽内油冷技术的实施创造了条件。不过，膨胀绝缘纸对储存条件要求苛刻，通常需要冷链运输，以防止其在使用前过早膨胀。未来，材料厂家若能研发出 80℃以上才自膨胀的新型材料，将进一步推动无漆绝缘工艺在电机制造领域的广泛应用。350000rpm 超高速电机设计联合电子 UX-PIN 电机高达 50000rpm 的转速，这一指标甚至逼近机床主轴转速。今天不谈这个转速有没有，只谈谈高速电机需要怎么设计，需要注意哪些：🔷 匝数设计：高转速电机对弱磁性能要求极高，匝数过多会严重影响弱磁效果。因此，联电 UX-PIN 电机匝数应该会控制在 20 匝以下，通过优化绕组设计，确保在高转速下能够实现良好的弱磁调速，保证电机的高效运行。🔷 电压平台：为匹配高转速需求，该电机采用高压电压平台。高压能够提供足够的电能，使电机顺利进入 50000rpm 的弱磁区。🔷 转子直径与磁钢：电机转子直径对其性能影响重大。UX-PIN 电机转子直径预计在 135mm 左右，搭配 3C 磁钢拓扑结构，3C大概率如下图，与比亚迪新发布的E3.0可能相似。高速电机磁钢层数会多一些，这是因为在深度弱磁情况下，内置式永磁电机的铁心损耗会随着永磁体层数的增加而下降，提高弱磁能力。从强度角度看，多层磁钢结构使得单个磁钢尺寸变小，有效分散了应力，相比传统双 V 磁钢，提高了电机运行的稳定性与可靠性，参考比亚迪发布的高速电机拓扑，其最内层的“一”采用两段设计，联合电子的 3C 磁钢拓扑结构或许也借鉴了类似的思路，进一步优化电机性能，希望以后比亚迪开发布会时候针对这个取一个高大上的名称。 🔷 硅钢材料：高强度硅钢是超高速电机的必备材料。在高转速下，电机内部电磁力与机械应力大幅增加，普通硅钢难以满足需求。高强度硅钢凭借其出色的磁导率与机械强度，能够有效应对这些挑战。随着高速电机市场需求的不断增长，高强度硅钢的规模化生产将促使其价格逐渐下降，为行业的发展提供更有力的支持。总结作者比较好奇轴承厂家怎么看待这个转速，车用高速轴承能达到 30000rpm 已属不易，如今面对 50000rpm 的需求，传统轴承设计与材料难以胜任。现在要50000rpm了，保持架怎么办，用PEEK？用了PEEK成本怎么办？高速轴承损耗过大怎么解决？这些都是难题。具体答案，上海车展揭晓。本号也将做进一步的解读。来源：电动新视界