與徑向間隙電機一樣，軸向間隙或軸向磁通單元有多種設計，有帶和不帶開(kāi)關(guān)磁鐵、有小氣隙和大氣隙、有不同類(lèi)型和形狀的磁鐵以及不同的磁極形狀和結構。

 

 

軸向磁通電機的共同點(diǎn)是磁力線(xiàn)方向平行于旋轉軸，此類(lèi)設計已用于油田設備、真空處理設備和衛星測試。這類(lèi)電機沒(méi)有開(kāi)關(guān)磁鐵的裝置，具有更高的電氣效率。其建模能非常準確地預測性能，大大縮短了交貨和制造時(shí)間，在某些情況下薄餅形狀系數很有用，易于中空設計，大半徑轉子提供了低速、高扭矩直接驅動(dòng)的良好性能。

 

軸向磁通電機的設計

 

電磁：軸向電機在電磁意義上具有更高效的拓撲結構，徑向磁通電機的磁通量移動(dòng)通過(guò)第一個(gè)齒，然后通過(guò)定子返回到下一個(gè)齒到達磁鐵。相比之下，軸向磁通機器的磁通路徑更短，從第一個(gè)磁體，通過(guò)一個(gè)磁芯，然后直線(xiàn)到達另一個(gè)磁體上。

 

 

繞組：徑向磁通電機的大部分繞組（多達 50%）未激活（位于定子齒外部的部分僅用于形成回路（所謂的“線(xiàn)圈懸垂”）。線(xiàn)圈懸垂是由額外的電阻（ 散熱）引起的，沒(méi)有任何功能，這就是所說(shuō)的“分布式繞組”，與沒(méi)有線(xiàn)圈的軸向通量電機相比，徑向磁通電機的整體功率/重量比要差得多，軸向通量電機使用“集中繞組”，繞組100%有效。

 

 

冷卻：徑向通量電機的熱量傳遞必須通過(guò)定子傳輸到電機外部，鋼不是很好的熱導體， “線(xiàn)圈懸垂”很難冷卻，它不直接與電機外殼接觸。軸向磁通電機的繞組直接與外部鋁制外殼接觸，冷卻效果極佳，鋁的導熱性非常好。因此，軸向磁通電機的繞組保持較高的冷卻效果，而銅的電阻保持較低，這再會(huì )產(chǎn)生更高的效率。

 

較大半徑的轉子：相同外形尺寸的軸向電機將磁鐵放置在更大的半徑上，從而產(chǎn)生高扭矩、更高慣量的電機，為低速、高扭矩類(lèi)型的應用帶來(lái)優(yōu)勢。對于給定的 RPM，較大的轉子的直徑增加了磁鐵的旋轉速度，增加了扭矩。

 

其效果類(lèi)似于將齒輪箱添加到較小直徑的徑向間隙電機，消除了齒輪裝置的成本、磨損和效率損失。軸向間隙設計作為某些風(fēng)力電機和其他低速可再生能源項目的直接驅動(dòng)交流電機。大慣性可用作油井泵等領(lǐng)域中的飛輪，飛輪的能量有助于提升上行沖程的負載，在下行沖程中，能量被回收。與齒輪交流電機相比，該電機與適當的電子控制裝置相結合，可顯著(zhù)降低泵的功耗。

 

軸向間隙電機設計

 

軸向間隙設計的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是磁電路中沒(méi)有鐵，消除電路中的鐵損可提高效率，效率通?？商岣?10% 至 15%。當電機斷電時(shí)沒(méi)有制動(dòng)扭矩，在特殊情況允許電機自由轉動(dòng)，磁鐵通常由墊片支撐，不會(huì )對軸承施加大載荷。磁體面之間的氣隙會(huì )產(chǎn)生一條曲線(xiàn)，隨著(zhù)間隙的增加，磁通量顯著(zhù)降低，隨著(zhù)線(xiàn)圈板變薄，電機的輸出增加。當設計涉及到線(xiàn)圈板時(shí)，這會(huì )給電機設計人員帶來(lái)了散熱和機械應力的挑戰。

 

 

軸向磁通電機另外一種設計是將鐵基插入磁路中，鐵增加了電機的扭矩，以鐵的能量損失為代價(jià)，這種設計通常會(huì )產(chǎn)生 1.5 到 1.7 倍的扭矩。如果沒(méi)有鐵環(huán)，在反向驅動(dòng)電機時(shí)會(huì )有磁損耗，結構必須支持較大的磁力力以及較低的最高速度，繞組電感和反電動(dòng)勢會(huì )更高。

 

鐵環(huán)的另一種設計是帶槽口的環(huán)，繞組放置在凹口中的位置，使鐵非?？拷盆F，從而允許機械加工氣隙，類(lèi)似于徑向間隙電機中的氣隙。這種電機設計的扭矩大大增加，齒槽扭矩大得多，制動(dòng)扭矩顯著(zhù)，鐵損更大，磁力異常大，降低了整體能效，對于需要以最小封裝尺寸輸出高扭矩的應用，這種設計方法還是有用的。

 

結論

 

隨著(zhù)強大的稀土磁鐵的出現，較弱的磁鐵使電機設計變得不切實(shí)際，軸向間隙電機就是一個(gè)常見(jiàn)的例子。改進(jìn)的電子驅動(dòng)器能夠足夠靈活應對電機方案的變化。外形因素也起作用，制造徑向間隙電機的成本有利于較小的直徑，傾向于香腸或雪茄形狀，而軸向間隙電機傾向于扁平煎餅式電機。對于某些系統，這種形狀因素具有優(yōu)勢，大直徑環(huán)形電機提供中空中心，為光學(xué)路徑、光束線(xiàn)和工業(yè)過(guò)程提供了優(yōu)勢，如電纜纏繞、光纖纏繞及其他需要圍繞物品360°旋轉的設計。

 

 

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