艾 东，李建贵，刘延波，罗瑞仁

（武汉理工大学机电工程学院，湖北 武汉430070）

1 引言

近年来，随着内燃机车辆引起的环境问题日益严重，更加清洁、高效、符合可持续发展理念的电动车引起了更多的关注［1-2］。电动车有多种类型，根据车轮数量和结构可以分为电动独轮车、电动自行车、电动三轮车等［3］。近些年，随着计算机技术、传感器技术及制造技术等的发展，兴起了供个人使用的电动平衡车［4］。这种平衡车不仅可以减少环境污染和能源浪费，减轻城市的交通压力，而且还可以在一定程度上缩短繁忙时段的行驶时间。

电动独轮车由一个电动机驱动，结构与用于马戏表演的独轮车类似［5］。最早的平衡车产品是由Kamen发明的赛格威，它是一个典型的倒立摆结构，装备有能调节转矩和保持驾驶者平衡的控制系统［6］。在赛格威之后出现了几种具有类似结构的独轮倒立摆平衡车，例如B2平衡车，丰田的小翼，本田的U3-X等［7］。上述电动平衡车大多采用低速电机直接驱动，在爬坡或者恶劣条件下工作时，存在动力不足、振动过大和效率低的问题，本文提出的将摆线减速机与中速电机结合的一体式驱动系统可以有效改善这些问题。

首先，提出了永磁轮毂电机和摆线减速机的拓扑结构及装配形式；其次，对永磁轮毂电机的结构参数进行了优化设计；再次，对摆线减速机动力学特性进行了仿真分析；最后，对系统的温度场进行了分析研究。

2 永磁轮毂电机和摆线减速机的设计

永磁轮毂电机和摆线减速机一体式系统结构图，如图1所示。……