轴向磁通电动机
轴向磁通电动机也叫圆盘电动机或轴向气隙电动机，是指电动机中定子和转子之间的气隙是和旋转轴平行，而其经过气隙的磁通也和轴平行，这和一般径向磁通电动机，气隙以及磁通是和旋转轴垂直的组态不同[1][2]。轴向磁通电动机的力矩和转子直径的立方成正比，而径向磁通电动机的力矩和转子直径的平方成正比[3]。
设计
编辑轴向磁通电动机的定子可以是一个或是二个，转子也可以是一个或是二个。在高功率应用中常见的是二个定子、一个转子的设计，不过此设计的定子仍然会有轭，也会有对应的铁损。若是一个定子、个转子的设计，就不需要轭，重量减轻，效率也可以提升。后者的转子以及使磁路封闭的铁板会和磁场以相同的方向和速度旋转[4]。
在一个轴向磁通感应电动机的应用中，使用了晶粒取向（30Q120）的钢材作定子的齿。在两个转子之间有18个定子齿，每个定子齿都有绕组串联，每一相六个定子齿[5][3]。
有一些轴向磁通电动机的设计会让模组化堆叠变得比较简单，因此可以增加动力输出[3]。YASA的可堆叠电动机750 R重量37公斤，轴长为98 mm（3.9英寸），其功率密度超过5kw/kg[6]。
应用
编辑在最早期设计电动机时，就已出现这种几何架构，但以往这种电动机非常少见，一直到强力永久磁铁问世，以及直流无刷电动机开始发展，可以有效利用此几何架构的优点，这种电动机才又开始出现。
几乎所有径向磁通电动机（直流有刷电动机、异步电动机、步进电动机、磁阻电动机）的原理，都可以在轴向磁通电动机上实现。不过虽然运作原理相同，但应用以及设计考量会影响适用的几何架构。径向磁通的几何允许一些在径向磁通几何中不可能出现的磁路拓朴。轴向磁通电动机会比等效的径向磁通电动机要扁，也比较宽。
轴向磁通电动机已常用在小功率的应用，尤其是一些紧密整合的电子元件中，轴向磁通电动机可以直接在印制电路板（PCB）上构建，利用印制电路板上的铜箔作为定子绕组。高功率的轴向磁通直流无刷电动机是更近期的应用，刚开始用在一些电动载具上[7]。Lynch motor属于直流有刷电动机，于1979年发明，是量产最久的轴向磁通电动机之一，转子大部分是由扁平铜带组成，其中再插入小铁芯，可以用在功率密度高的应用上。
汽车
编辑梅赛德斯-奔驰的子公司YASA让径向磁通电动机用在概念车（Jaguar C-X75）、原型车以及赛车（像Lola-Drayson）上。在Koenigsegg Regera、Ferrari SF90 Stradale、S96GTB、Lamborghini Revuelto这些混合动力车辆上也有用到YASA的径向磁通电动机[8]。YASA正在评估径向磁通电动机是否可以取代现有的轮毂电动机，前提是径向磁通电动机的质量小，不会大幅增加汽车的簧下质量[9]。YASA希望可以制造重量7 kg，马力220kW的电动机，功率密度31 kW/kg。目前电动车电动机领先的是路西德汽车，其电动机功率500 kW，重31.4公斤，功率密度16 kW/kg[10]。
航空
编辑Rolls-Royce ACCEL是罗尔斯·罗伊斯控股开发的电动飞机展示机，是目前速度最快的电动飞机，其中用了三个轴向磁通电动机[11]。
YASA制作Rolls Royce Spirit of Innovation中使用的三个轴向磁通电动机。其目标是功率密度50 kW/kg的飞机用电动机，可以大幅减少重量，这对电动飞机非常重要[10]。
一般用途
编辑斯洛文尼亚的Emrax公司制作了一系列的径向磁通电动机：Emrax 228（功率密度4.58 kw/kg）、Emrax 268（5.02 kw/kg）和Emrax 348（4.87 kw/kg）[12]。
西门子有提供功率密度5kw/kg的电动机[13]。
相关条目
编辑参考资料
编辑- ^ Parviainen, Asko. Design of axial-flux permanent-magnet low-speed machines and performance comparison between radial-flux and axial-flux machines (PDF). MIT. April 2005.
- ^ EP2773023A1,Woolmer, Timothy; Charles King & Mark East et al.,“Axial flux motor”,发行于2014-09-03
- ^ 3.0 3.1 3.2 Axial Flux technology. AXYAL Propulsion. [2024-04-03] （美国英语）.
- ^ Double-rotor or Double-stator: a Matter of Efficiency. traxial.com. 2021-08-28 [2024-03-31] （美国英语）.
- ^ Huang, Pinglin; Li, Hang; Yang, Chen. A Yokeless Axial Flux Induction Motor for Electric Vehicles Based on Grain-oriented Silicon Steel. Journal of Physics: Conference Series. February 2021, 1815 (1): 012042. Bibcode:2021JPhCS1815a2042H. ISSN 1742-6596. doi:10.1088/1742-6596/1815/1/012042
（英语）.
- ^ 750 R Electric Motors Product Sheet (PDF).
- ^ Moreels, Daan; Leijnen, Peter. This Inside-Out Motor for EVs Is Power Dense and (Finally) Practical. IEEE. 30 Sep 2019 [2 August 2020].
- ^ About YASA | The History Of YASA Axial Flux Motors | YASA Ltd. YASA Limited. [2024-04-04] （英国英语）.
- ^ YASA & Mercedes Benz | A message from our Chairman | YASA Ltd. YASA Limited. [2024-04-04] （英国英语）.
- ^ 10.0 10.1 Oliver, Ben. An Innovative EV Motor Used by Lamborghini, McLaren, and Ferrari Is Being Mass-Produced by Mercedes. Wired. [2024-05-13]. ISSN 1059-1028 （美国英语）.
- ^ Electric Planes Are FINALLY Here and They're Breaking Records!. YouTube. 16 May 2023.
- ^ 348 (400kW | 1000Nm). EMRAX. [2024-03-31].
- ^ Siemens and Emrax claim best power to weight ratio for electric motors in the 5 to 10 kilowatt per kg range | NextBigFuture.com. 2015-04-20 [2024-03-31] （美国英语）.
