Двигатели с осевым магнитным потоком (также известные как «дисковые двигатели») отличаются от обычных радиальных двигателей своим направлением потока. Воздушный зазор плоский, а направление магнитного поля воздушного зазора параллельно оси двигателя.
Основное технологическое преимущество двигателей с осевым магнитным потоком заключается в их конструкции: вращающийся ротор расположен сбоку статора (а не внутри статора), что позволяет увеличить диаметр ротора.
Поскольку крутящий момент=сила × радиус, более высокий выходной крутящий момент может быть достигнут при той же силе.
Это означает, что более высокий выходной крутящий момент может быть получен при использовании тех же материалов для постоянных магнитов и медной проволоки.
Как правило, конструкции, использующие новые двигатели с осевым магнитным потоком, могут улучшить плотность крутящего момента более чем на 30% по сравнению с конструкциями, использующими традиционные двигатели с радиальным магнитным потоком.
Приложения:
В секторе автомобильных электроприводов, в котором используются синхронные двигатели с постоянными магнитами или асинхронные двигатели, широко разрабатываются традиционные двигатели с радиальным магнитным потоком для оптимизации веса и стоимости; однако возможности для дальнейшего технологического прогресса весьма ограничены. Поэтому переход на совершенно другой тип двигателя может быть хорошей альтернативой.
Благодаря своей компактной конструкции, плоскому и сверхтонкому-профилю, небольшому размеру, легкому весу и высокой удельной мощности двигатели с осевым магнитным потоком стали предметом многочисленных усилий в области разработки за последнее десятилетие, при этом многие разработчики работали над улучшением технологии и адаптировали ее для новых применений, таких как электрические мотоциклы, капсулы в аэропортах, грузовые автомобили, электромобили и даже электрические самолеты.
Ключевые технологии:
Двигатели с осевым магнитным потоком по своей природе обладают высокой удельной мощностью. В настоящее время основное внимание исследований (т. е. технологических тенденций) в области транспортных средств на новой энергии для этого типа двигателя уделяется повышению эффективности, снижению затрат, системной интеграции и улучшению NVH (шума, вибрации и жесткости).
Инновации в технологии двигателей с осевым магнитным потоком в основном заключаются в структурном проектировании, в то время как технические проблемы заключаются в управлении температурным режимом, передовых материалах и процессах массового производства.
Исследование топологии:
В зависимости от количества статоров и роторов, их взаимного расположения и основной магнитной цепи основные топологии можно разделить на четыре типа: одинарный-статор, одинарный-ротор, двойной-статор, одиночный-ротор, одинарный-статор, двойной-ротор и много-дисковая структура.
Соответствующую структурную топологию следует выбирать на основе конкретного сценария применения, процесса и факторов стоимости. В настоящее время производители автомобильных электроприводов проводят всесторонний анализ производительности, технологической осуществимости и стоимости различных типов топологий двигателей с осевым магнитным потоком, уделяя особое внимание двум основным структурным топологиям: двойной-статор, одиночный-ротор и одинарный-статор, двойной-ротор.
Исследование топологии:
В зависимости от количества статоров и роторов, их взаимного расположения и основной магнитной цепи основные топологии можно разделить на четыре типа: одинарный-статор, одинарный-ротор, двойной-статор, одиночный-ротор, одинарный-статор, двойной-ротор и много-дисковая структура.
Соответствующую структурную топологию следует выбирать на основе конкретного сценария применения, процесса и факторов стоимости. В настоящее время производители автомобильных электроприводов проводят всесторонний анализ производительности, технологической осуществимости и стоимости различных типов топологий двигателей с осевым магнитным потоком, уделяя особое внимание двум основным структурным топологиям: двойной-статор, одиночный-ротор и одинарный-статор, двойной-ротор.
Исследование процесса:
Например, разработка медных проводов прямоугольного сечения-, спиральной концентрированной намотки и многополюсной намотки обмоток;
разработка процессов сегментированной фиксированной установки с низкими-потерями и защиты от размагничивания полюсных башмаков для постоянных магнитов;
разработка безбугельного сращивания сегментного якоря, безболтового крепления к торцевым крышкам и технологий порошковой металлургии изготовления сердечника статора;
а также разработку технологий автоматизированной сборки статора и ротора, автоматизированного производства катушек, формирующих плоские проводники, и гибких автоматизированных процессов производственной линии для удовлетворения потребностей массового производства.
Контроль крутящего момента и контроль ослабления поля:
Исследование математических моделей координатных коэффициентов статора и ротора, построение имитационных моделей систем и изучение новых стратегий прогнозируемого управления крутящим моментом с помощью двух-векторных моделей для уменьшения пульсаций крутящего момента и улучшения характеристик управления крутящим моментом.
Для поверхностной-структуры с постоянными магнитами двигателей с осевым магнитным потоком, где индуктивности постоянного и переменного тока равны и очень малы, векторное управление затруднено, а магнитная цепь склонна к насыщению, что требует разработки стратегий управления для улучшения характеристик ослабления поля.
