电动机设计:径向与轴向和横向助势

张贴了法国葡头牙欧洲杯亚盘- 2010年6月30日

作为一名工程师,任务将您的产品带入未来,您可能有许多决定选择AC项目的电机设计。

电机最常见的应用分为两大类——轴向磁通电机和径向磁通电机。还有第三种类型——横向磁通电机——但这种配置(目前)还不是很普遍。

几十年来,径向助焊电机是最常见的解决方案。但是,由于我们将在下面讨论,轴向磁通机正在成为标准交流电机质量。

由于传统夹层钢堆栈的局限性,我们还将检查粉末冶金如何帮助释放所有三种设计的可能新的应用。

轴向、径向和横向电机设计的区别是什么?

虽然所有三种类型都可以作为永磁体同步电动机创建,但基本差异位于磁场的磁场的方向上。

径向磁通电机

电动机设计径向通量电机总之,在侧面设计了径向磁通永磁电机的特点。铜绕组缠绕在插槽上。磁通量垂直于旋转轴产生。

例如,传统的径向磁通无刷直流电动机由一个位于定子内的永磁体组成的转子组成。在这种情况下:

  • 定子含有称为轭的支撑件,其配备含有电磁线圈的“齿”
  • 这些牙齿的作用相当于交变的磁极
  • 转子的磁极与缠绕的定子齿的交变磁通相互作用,从而产生电机的转矩


轴向磁通电机:

电动机设计轴向磁通电机

轴向磁通无刷直流电机的设计与径向电机的几何形状不同。

在这种情况下,通量是平行于旋转轴产生的因为它伤口的方式。这携带简化电动机的制造的优点。

尽管这种类型的电机几何形状远不是新的,它很少用于商业应用,直到无刷直流电机出现。当更强的电磁铁被广泛应用于利用轴向几何的优势。现在,粉末金属专用的软磁复合材料(SMC)正在驱动轴向磁通电机性能的未来:

  • 高功率密度(更多关于这一点)
  • 更容易生产更高扭矩的跑偏电机设计
  • 简化高电流BLDC电机绕组设计
  • 磁短路径


横向磁通电机:

横向磁通电机(TFM电机)采取一个与众不同T电机定子绕组设计方法。TFM的线圈绕在转子周围,而不是绕着定子齿或极绕组铜线。

电动机设计横向磁通电机(照片提供线性实验室)

该设置使磁通量的3D流动,在那里它通过定子穿过定子,通过转子轴向穿过定子,并且径向通过它们之间的间隙。

结果,你可以增加低速扭矩在特定条件下的效率,甚至增加特定能量输入和电机尺寸的功率。也没有冷却要求,允许更长的连续操作。

这些电动机设计如何在性能方面有所不同?

虽然径向设计已有数十年的标准,但轴向和TFM电机提供的不同特性和性能优势。如今,他们是现代化汽车或工业应用的首选。

例如,想想一个轮毂的电机 - 你想做什么,首先是什么?产生大量的扭矩。因为轴向和横向电动机设计可以具有位于其外径上的旋转构件,因此它们产生更高扭矩在还原时他们的电机足迹使这些改进是在径向电动机中的速度瞬息设计(转子位于定子内)。

轴向磁通电机也具有更高的功率密度,开发扭矩30-40%而不是类似尺寸的径向电机,并具有更好的冷却。

在径向通量电动机中,磁通量从一个齿移动到定子,回到下一个牙齿,然后返回到磁体。另一方面,轴向磁通电动机具有更有效的磁通路径:从一个磁铁,通过芯,到另一个磁体。

粉末冶金在哪里拟合谈话?

每个工程师都同意永磁体可以提高电机的性能。今天,我们如何改进制造过程,使性能进一步提高?

传统的叠片仍然是制造转子和定子最常见的方法。这一过程可包括:

  • 冲压
  • 组装和连接
  • 焊接
  • 胶合
  • 加工轴向杆(电流轴向磁通层压设计)

这些层叠的方法变形材料的内部结构,减弱了它的磁性。另一方面,粉末冶金的三维通量路径和成型能力消除了二次加工和连接。这一突破引起了软磁复合材料等铁磁材料的广泛应用。

SMC由铁粉颗粒组成,铁粉颗粒涂有一层电绝缘。因为它们可以通过粉末冶金生产复杂的形状,所以SMC允许3D磁路和减少核心损失。

在低至100hz的频率下,软磁复合材料的性能优于电钢叠层材料。smc是现代化您的高频应用程序的理想选择(只要它不是感应电机)。

在SMC电机中,卓越的统计数据赋予了新的可能性 - 并且是 - 不可能与钢叠层。

SMC:电动机设计的完美解决方案?

随着电气化的趋势,以及对低成本、高效率电机的需求,对更高效电磁元件的需求也在激增。“高效”必须从成本和能源两方面来考虑。

SMC在转换到制造更高效的替代方案中发挥着关键作用。使用软磁复合材料进行生产工艺和电机设计的核心益处包括:

  • 高性能: smc允许电机满足电动汽车和更多的高效率要求。
  • 紧凑的设计:厂家可减少电机所用元件的尺寸和重量。
  • 出色的成本效率:紧凑型电机设计导致更少的材料,简化的生产过程和最小浪费。

有关如何设计更高效,紧凑,高扭矩电动机的资源,请访问我们的工程师的中心。

工程师集线器用于电动机效率 - 点击这里

话题:粉末冶金设计汽车电气化


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