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轮毂电机工作原理与集中式驱动电机基本相同，可以选用永磁同步电机、交流异步电机、开关磁阻电机等，与电机在车辆上的安装位置密切相关，电机直接布置在车轮轮毂内侧。同理，轮边电机是指电机被布置在车轮旁边，一般还需要半轴与车轮连接，如图2-12所示。图中M表示电机、FG表示固定速比减速器、D表示机械差速器，图2-12a、b所示为集中式单电机驱动形式，电机转矩输出之后，需要经过减速器、机械差速器、半轴才能驱动车轮。图2-12c所示为轮边电机驱动形式，虽然不需要机械差速器，但轮边电机转矩输出之后，一般还需要经过减速器、半轴才能驱动车轮。图2-12d所示为轮毂电机驱动形式，其不再需要减速器、机械差速器、半轴，轮毂电机转矩输出之后直接驱动车轮。
图2-12 集中式单电机驱动、轮边电机驱动、轮毂电机驱动形式
虽然轮毂电机与轮边电机都能实现分布式驱动，但是轮毂电机更容易形成驱动、制动、传动三者集成的电动轮总成。轮毂电机电动轮可以集成电机本体、电机驱动控制器、冷却系统、制动系统、轮毂等，将机械部分极大简化，便于布置，传动效率高，各电动轮驱动、制动独立可控。
由于轮毂尺寸限制，轮毂电机外形基本为扁平形，按照结构主要分为内转子轮毂电机与外转子轮毂电机。内转子轮毂电机的电机主轴为转子，电机外壳为定子，一般转速高、转矩小，需配备减速器。外转子轮毂电机的电机外壳为转子，电机主轴为定子，一般转速低、转矩大，不需要配备减速器，由电机直驱。如图2-13a所示，乘用车用Protean外转子轮毂电机主要由保护外壳、电力电子元件、电容环、内置定子、轴承、外置转子组成，另外集成配置了制动盘及制动卡钳。如图2-13b所示，商用车用e-Traction外转子轮毂电机主要由端盖、内置定子、电力电子元件、外置转子组成，另外集成配置了制动盘。
图2-13 外转子轮毂电机结构
轮毂电机除了高功率密度、高转矩密度、低速大转矩、高速恒功率及宽调速设计要求外，由于特殊的安装位置，在新能源汽车应用中还需要面临如下技术挑战：
1）轮毂电机集成于轮毂电动轮总成中，集驱动、制动、承载等多功能于一体，机械、电磁、热、振动噪声等多物理场设计难度大。
2）轮毂电机处于悬架系统减振弹簧下方，将承受很大的路面冲击载荷，对抗振要求苛刻。
3）车轮空间狭小，车辆大负荷低速爬长坡、制动等工况下，容易出现冷却不足导致轮毂电机过热，散热和强制冷却面临很大挑战。
4）车轮部位的水和污物等容易积存，导致电机腐蚀损坏、寿命可靠性受影响，对电机密封和防护要求很高。轮毂电机主要的密封防护位置为三相线防水接头处与电机定转子交接处的油封，油封直径相对较大。