1 英国QinetiQ轮式步兵战车轮毂电机
Electric hub-drive:早在2015年9月,QinetiQ就宣布了GXV-T项目下150万美元的合同,DARPA也在去年8月以270万美元的价格紧随其后。
QinetiQ设计了一种与轮辋相匹配的电动轮毂电机,标准的军用轮辋尺寸为20英寸,适合战斗车辆使用。QinetiQ电机具有普通电机的所有优点,如加速、扭矩和牵引力等,具有三级传动装置、内部热管理和液冷制动系统。
在传统的8x8型车辆的设计中,传动系统占据主导地位。电动轮毂的驱动可能给未来的地面作战车辆带来革命性的变化。
▲采用柴油发电机电力驱动轮毂电机的8x8轮式战车
自从军用车辆在战场上首次取代了马匹,他们的基本驾驶训练基本上保持不变,同时,装甲和武器的迅速增加,加上性能要求的提高,迫使发动机变得更大,车辆本身也更重。
作为电力推进系统的一部分,QinetiQ通过将传统的柴油发动机换成柴油发电机,将动力轴、差速器和传动系统换成完全符合标准20英寸轮辋的强大、超高功率的紧凑的电动机,完全包含在车轮内。这种方法大大降低了整个平台的重量,并为提高安全性和提高军用和民用车辆性能开辟了新的设计可能性。
然而,受益于这项技术的不仅仅是新设计。将轮毂驱动系统安装到现有的步兵战车上,可以通过降低整体平台重量带来力量和灵活性的提高,或者反过来让它携带更大的装甲、额外的装备或更多的人员。
一辆现有的轮式步兵战车,安装了轮毂驱动系统,可以利用重量减轻带来的额外力量和灵活性,来抵消额外的装甲、设备或人员的重量。
QinetiQ公司的研究服务主管大卫·摩尔博士说:传统的驱动系统非常笨重,限制了空间的使用,并且包括了在车辆下方发生爆炸时可以变成致命弹丸的部件。将驱动系统移动到车轮内部消除了这一威胁,并阻止了由于越来越多的保护和武器而使车辆变得更重、更少移动的趋势。
悬架是必须考虑的一个重要的方面,这种轮毂电驱化改造的关键问题是是否有适合的悬挂系统匹配,独立悬挂确保轮毂电机可以应用到所有类型的现代8×8步兵战车。
全轮驱动的电动轮毂电机也能提供有效的扭矩矢量,例如,将更多的能量输送到后方以爬坡,或者使用它来旋转车辆。
这位发言人说:这是令军方用户兴奋的事情之一。设想你正依托8×8轮式步兵战车作战,比如你想掉头,传统的动力传动系统需要更大的空间来容纳转弯半径,但是有了全轮驱动的轮毂电机,因为能够做到每个车轮精确、独立的控制,你可以做到原地转弯。
传统的8×8轮式步兵战车是在乘客舱下面布置重型传动系统,这种安排不仅导致乘客舱的空间变得拥挤和狭小,并且使保护车辆底部变得困难,而且还可能在遇到地雷爆炸时,将传动部分的碎片变成致命的武器伤害战车成员。
QinetiQ采用一种电动马达集成减速器的设计方法,如果试图覆盖总转矩速度图-从缓慢的爬到高速,单独使用一个电动马达的地方高要求不仅对电动机本身,也对电子控制系统提出更高要求。QinetiQ的混合方法不仅解决了这个问题,还带来了更好的移动性、整体式制动,甚至增加了机械制动,这是许多早期尝试所缺乏的。
虽然再生制动可以减少系统的损耗,而且在大多数情况下,制动通常在5%左右,执行紧急制动需要更多。对于重型军用车辆来说,制动功率要比驾驶功率大得多,因此单靠断电并不是一个好计划。
2 日军6轮混动105突击炮的轮毂电机
▲日军6轮混动105突击炮的轮毂电机
最先进的技术往往都会优先应用在军事上。混动技术早就在5年前,装备在日本海军苍龙级柴电潜艇上。现在日本通过十年来的技术积累,终于将小型化且成熟的油电混动技术集成到即将服役的日本陆军6驱混动105突击炮上。
通过采用轻量化的外壳,电机加装外置鳍片与超导散热相结合的冷却系统并涂抹复合涂层,最终使得轮毂电机在自身重量、轮边功效、散热系统的可靠性与整车辐射抑制能力上满足日军的要求。
最终整套系统在标准配置下(搭载低后座105突击炮,4人战斗小组,标准32发弹药基数)可以混动状态行驶超840公里,纯电状态综合续航里程超50公里。对于自重15吨的装甲突击兵器来说,这个行驶里程标准放在各国陆军兵器中都是超然领先的。
6轮混动突击炮的轮毂电机为日本东芝公司提供(减速器),从2014年日本防伪技术研究会放出的资料来看,这款自重在50公斤-70公斤的轮毂电机直径在0.6米,可承受的动力输出扭矩范围在0-340牛米。
在日本各大车厂中,东芝和捷泰林格生产的轮毂电机性能最为突出。捷泰林格的产品更多的倾向于小型车(自重不超过2吨)与商用特种载具。而东芝的产品则主打中型叉车以及自卸车。
东芝为日军6轮混动突击炮匹配的轮毂电机,将动力线束的固定方案、电机散热效率、推进比等关键技术参数上作出重大改进。东芝生产的轮毂电机的高强度合金多转子轮毂轴承由NGK提供。
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