把电机装进车轮里 我国首款轮毂电机乘用车来了

科技日报记者 朱虹

在全球新能源汽车市场竞争从“增量争夺”迈入“存量博弈”的今天，核心技术的自主可控成为车企安身立命的根本。驱动系统作为新能源汽车的“动力心脏”，更是各国车企创新角力的核心战场。

近日，由哈尔滨理工大学教授谢颖领衔的研发团队，在国家“十四五”重点研发计划项目的支持下，历时2年攻关，成功破解了高性能轮毂电机从实验室走向生产线的系列关键技术。更令人振奋的是，这项被誉为“未来驱动解决方案”的轮毂电机技术，已正式搭载于全国首款轮毂电机量产乘用车——“东风奕派007”。目前，该车已纳入工业和信息化部第401批《道路机动车辆生产企业及产品公告》。

创新设计：车轮自己具备驱动能力

简单来说，轮毂电机是把原本安装在汽车底盘悬架上的集中驱动电机，“拆分”为多个电机，分别集成到每个车轮里，让车轮自己具备驱动能力。这个听起来巧妙的设计，却是一道困扰行业多年的工程技术难题：传统集中驱动电机有足够的底盘空间安放，还能配备完善的散热、防护装置，而轮毂电机要在直径不到70厘米的车轮内部，塞进电机、制动器、轮毂轴承等一整套装置。更苛刻的是，车轮在行驶中要承受颠簸、浸水、泥浆、高低温等各种恶劣环境考验，这对电机的密封性、耐久性、抗干扰性提出了远超传统电机的要求。

为此，谢颖团队提出了多场量强耦合与精确解耦的轮毂电机协同设计新方法。该方法能够更精确地模拟和预测电机在实际运行中的复杂状态，从而指导设计优化。

在这一设计理念指导下，团队取得了一系列突破性创新。他们首创的12层梯形齿变绕距扁线绕组结构，相当于给电机绕组“瘦身塑形”，在同样空间内提升了电磁性能；而创新的齿轭分离定子结构，更实现了转矩密度与效率的双重提升。

值得一提的是，这个产学研团队形成了强大的攻坚合力。该项目由东风汽车集团牵头，联合哈尔滨理工大学、上海电驱动股份有限公司等多家单位攻关。经过6轮迭代优化，团队研发的电机样机在中期验收时就全面超越预设指标，为量产奠定了坚实基础。

散热突破：紧凑结构内实现高效降温

如果说创新设计是轮毂电机的“心脏”，那么散热技术就是保障它持续运转的“呼吸系统”，这也是横亘在轮毂电机量产面前的“拦路虎”。电机运行时会产生大量热量，如同家里的电暖气，温度过高就会自动跳闸保护。而轮毂电机被密封在车轮内部，空间狭小，紧邻“制动器”，热量散不出去就会导致电机效率下降，严重时甚至会烧毁电机。

团队把解决电机温升的问题比作“在密封的小房间里装空调”。这个“空调”既要散热效率高，又不能占用太多空间。经过无数次设计分析，他们提出了高散热、低流阻的冷却结构与新型导热灌封材料集成方案，实现了直驱轮毂电机的高效冷却。

“我们让电机实现了体积越来越小、性能逐渐提高的设计目标。”谢颖介绍，团队最终研发出的高密度直驱轮毂电机样机，在项目中期验收时已全面满足甚至超过了课题预设的全部性能指标，为后续的工程化样车开发与量产落地提供了坚实的技术保障。

体验升级：驾乘尽享灵活大空间

技术突破最终要转化为实实在在的驾乘体验。轮毂电机最具革命性的价值，就在于它颠覆了延续百年的汽车驱动架构，实现了从“中央集权”到“分布式自治”的转变。谢颖打了个比方，传统汽车的驱动系统就像“一个教练带着四个运动员跑步”，教练通过传动轴这个“指挥棒”给四个车轮分配动力，响应速度慢且不够精准；而轮毂电机则是“四个运动员各自配备一个教练”，每个车轮都能根据路况独立调整动力输出，不仅响应更快，还能实现更复杂的行驶姿态，适应电动智能化的发展趋势。

这种转变带来的首先是驾驶体验的升级。传统驱动系统的动力传递存在延迟，而轮毂电机实现了“指令直达车轮”。为了解决转矩输出平顺性问题，团队采用转子三段“一字”斜极技术，大幅降低了齿槽转矩脉动，就像给动力输出装上了“平顺器”。

空间利用率的提升更是让消费者直接受益。由于取消了发动机、传动轴等传统部件，汽车底盘实现了“全面瘦身”。轮毂电动车布置拓扑可以被比喻为给电池平板加了4个自驱车轮，调节轮距和轴距即可改变车宽和车长，让小车、大车、乘用车、商用车共享平台化开发优势。“这就像把客厅里的大沙发换成了组合式家具，空间一下子就腾出来了。”谢颖解释道。这种空间重构使得底盘可以容纳更多电池，有效提升续航里程；同时还能打造超大前备箱，车内地板实现纯平设计，后排乘客腿部空间也更加充裕。

技术的终极价值在于其大规模产业化应用。“东风奕派007”是全国首款进入工业和信息化部新车公告的轮毂电机驱动新能源乘用车，这标志着东风汽车集团与课题合作单位在工程化、产品化方面实现了完美对接。

从实验室里的原理样机到即将驶上街头的量产车型，哈尔滨理工大学团队用多年深耕实现了轮毂电机技术的国产化突破。这一全球首款量产轮毂电动车成果不仅让我国在新能源汽车核心驱动技术领域掌握了主动权，更为汽车产业提供了分布式驱动的新范式。随着首款量产车的落地，一个更高效、更舒适、更智能的电动出行新时代，正加速向我们驶来。

来源：科技日报