​​瓦片电机 vs 普通轮毂电机：全面对比与深度解析

瓦片电机 vs 普通轮毂电机：全面对比与深度解析

1. 什么是瓦片电机和普通轮毂电机？

（1）普通轮毂电机（传统设计）

普通轮毂电机通常采用 集中式绕组 和 矩形（直条）磁钢，极对数较多），槽数较多但槽型较小。其特点是：

• 磁钢形状：矩形（平直）磁钢，磁场分布呈梯形波。
• 绕组方式：集中式绕组，单线绕组自动化成熟比多线良率高。
• 极对数：较多，适合低速高扭矩。
• 槽型设计：槽较小，铜线填充率较低。

（2）瓦片电机（升级版轮毂电机）

瓦片电机是普通轮毂电机的优化版本，主要改进在于：

• 磁钢形状：弧形（瓦片形）磁钢，贴合气隙，磁场更接近正弦波。
• 绕组方式：集中绕组（大槽设计），多线并绕（如多股细铜线并联）。
• 极对数：相比于普通电机较少，适合高速运行。
• 槽型设计：槽更大，铜线填充率更高，散热更好。

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2. 主要区别对比

对比项	瓦片电机	普通轮毂电机
磁钢形状	弧形（瓦片形），磁场正弦性好	矩形（直条），磁场梯形波
绕组方式	集中绕组，多线并绕	集中绕组，为了成本单线较多
极对数	较少	较多
槽型设计	大槽，铜线填充率高	小槽，铜线填充率较低
转矩密度	更高（适合高扭矩）	较低
效率	更高（铁损、铜损更低）	较低
转矩脉动	更小（磁场更平滑）	较大（谐波较多）
高速性能	更好（极对数少，弱磁控制易）	较差（极对数多，高速受限）
成本	更高（磁钢+绕线工艺复杂）	更低
适用场景	高性能电动车、高速电机	普通代步车、低成本应用

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3. 性能差异详解

（1）转矩与功率密度

• 瓦片电机：
  • 弧形磁钢提高磁场利用率，大槽设计允许更多铜线，电流承载能力更强，扭矩更大。
  • 极对数少，铁损降低，适合高速大功率场景（如高速电动车）。
• 普通轮毂电机：
  • 矩形磁钢漏磁较多，铜线填充率低，扭矩较小。
  • 极对数多，低速扭矩较好，但高速时铁损增加，效率下降。

（2）效率与损耗

• 瓦片电机：
  • 弧形磁钢减少漏磁，铁损更低。
  • 多线并绕降低趋肤效应，铜损更小，整体效率更高（尤其高速时）。
• 普通轮毂电机：
  • 矩形磁钢谐波多，铁损较高。
  • 单线绕制趋肤效应明显，铜损较大，效率较低。

（3）转矩脉动与NVH（噪声振动）

• 瓦片电机：
  • 弧形磁钢使磁场接近正弦波，转矩脉动小，运行更平稳，噪音更低。
  • 分数槽设计进一步降低齿槽转矩。
• 普通轮毂电机：
  • 矩形磁钢磁场谐波多，转矩脉动较大，可能产生振动和噪音。
  • 整数槽设计齿槽转矩更明显。

（4）高速性能

• 瓦片电机：
  • 极对数少→反电动势增长慢，高速时弱磁控制更容易，适合高转速运行。
• 普通轮毂电机：
  • 极对数多→反电动势增长快，高速时需强弱磁，效率下降明显。

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4. 优缺点总结

（1）瓦片电机的优点

✅ 扭矩更大：磁场利用率高，电流承载能力强。
✅ 效率更高：铁损、铜损低，尤其适合高速运行。
✅ 运行更平稳：转矩脉动小，噪音振动低。
✅ 散热更好：大槽设计利于冷却。

（2）瓦片电机的缺点

❌ 成本更高：弧形磁钢加工复杂，多线绕制工艺要求高。
❌ 低速控制稍差：极对数少，霍尔分辨率较低（需高精度传感器补偿）。

（3）普通轮毂电机的优点

✅ 成本低：矩形磁钢易加工，绕线工艺简单。
✅ 低速扭矩较好：极对数多，适合爬坡和载重。

（4）普通轮毂电机的缺点

❌ 效率较低：谐波多，铁损和铜损较高。
❌ 转矩脉动大：运行不够平稳，噪音振动明显。
❌ 高速性能差：极对数多，弱磁控制困难。

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5. 成本对比

成本因素	瓦片电机	普通轮毂电机
磁钢成本	高（弧形磁钢加工复杂）	低（矩形磁钢易生产）
绕线成本	高（多线并绕工艺复杂）	低（单线绕制简单）
控制器要求	可能需要更高性能控制器	普通控制器即可
总体成本	较高	较低

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6. 如何选择？

• 选瓦片电机：
  • 需要高扭矩、高效率、低噪音（如高端电摩、物流车、高速电动车）。
  • 预算充足，追求长续航和舒适性。
• 选普通轮毂电机：
  • 预算有限，对性能要求不高（如普通代步车、共享电单车）。
  • 主要用于低速、载重场景（如三轮车、货运车）。

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7. 未来趋势

瓦片电机是轮毂电机的升级方向，随着磁钢工艺优化和自动化绕线技术普及，其成本有望降低，逐步取代普通轮毂电机，成为电动车的主流选择。

结论

• 瓦片电机：性能更强，但成本高，适合高端市场。
• 普通轮毂电机：经济实惠，但性能一般，适合低端市场。
• 选择关键：根据预算、性能需求和应用场景权衡。