轴向磁通电机和径向磁通电机有什么区别？

发布时间：2023-11-14 00:00:00

　　随着世界迅速电气化，对专用电机的需求呈指数级增长。这是因为我们在商务和日常生活中使用的更多设备也都是带电的。从电动汽车到消费电子产品，所有这些设备都需要电动机来运行。

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　　因此，全球电子设计师正在深入研究电动机拓扑。该研究经常引出这样一个问题：“轴向磁通电动机和径向磁通电动机有什么区别？”

　　这是可以理解的，因为轴向磁通电机和径向磁通电机是常见的电动机类型。两者都将电能转化为机械能，但它们在设计和组装方面有很大不同。已经对轴向通量和径向通量进行了详细比较，通常得出的结论是每种通量都有其优点和缺点。

　　径向磁通电机的历史较长，并且更常见于传统电力系统中。

　　然而，在过去的几十年里，轴向磁通电机由于与径向电机相比具有优势而变得更加普遍。其中一些优势对于传统的制造方法和材料来说是不可行的。然而，新技术设计平台已将轴向磁通拓扑的优势扩展到更广泛的用户和应用范围。

　　在电动汽车和电动汽车 (EV) 领域尤其如此，因为美国和欧洲汽车制造商都在探索在其驱动系统中使用轴向磁通电机的潜在优势。

　　那么，轴向和径向之间的最大区别是什么？

　　轴向电机和径向电机之间的主要区别与其磁场有关。

　　在轴向磁通电机中，磁场平行于轴，并且绕组以平面方式布置。这种设计可实现更紧凑的电机，具有更短的轴向长度和圆盘而不是圆柱形的形状因数。在径向磁通电机中，磁场垂直于轴，并且绕组以圆柱形方式布置。这种设计通常更大、更笨重。

　　一般来说，所有轴向磁通机器共有的主要区别和优点是，与径向磁通机器相比，磁通具有更直接的路径。这使得磁路更简单，并且可能更容易实现，并且损耗低。然而，由于轴向磁通电机中的磁极形状像橙色部分，因此外端匝上的电路路径更加繁重。径向磁通机具有双重优势。

　　作为更曲折的磁路路径的交换，电路中的端匝损失更小。轴向磁通电机采用了更导热、更导电的印刷电路板 (PCB) 定子，可在性能规格和可定制外形尺寸方面实现更多设计优化。绕线轴向磁通电机不具备这一优势。

　　轴向磁通拓扑的优点

　　除了是更紧凑的电机之外，轴向磁通电机还比径向磁通电机具有许多优势。其中一些包括：

　　.轻质结构；

　　.高功率密度；

　　.高扭矩重量比；

　　.提高能源效率；

　　.减少原材料使用；

　　.更大的设计灵活性；

　　毫不奇怪，其中许多好处类别具有共生关系。例如，轴向磁通电机的扭矩密度增加是通过其薄饼状设计、更大的直径和更短的轴向长度来实现的。这些特性有助于减轻轴向磁通电机的重量并提高扭矩重量比。反过来，这使得轴向磁通电动机能够在紧凑的封装中提供更多的功率。

　　此外，轴向磁通电机固有的更薄的轴向长度为将它们集成到电力系统中创造了新的可能性。这些新颖的布置可以积极改变系统内其他元件的形状因素限制。

　　例如，一些电动汽车应用已成功地将轴向磁通电机完全整合在轮罩内，为电池创造了额外的空间以扩大续航里程。同样，国防和航空航天应用中的这些电机为额外的传感器提供了选择，并为更大的有效载荷提供了空间。

　　数十亿台电动机

　　从更广泛的角度来看，各种趋势的融合使人们更加关注轴向磁通电机和径向磁通电机之间的差异、优缺点这一主题。

　　大规模电气化和自动化等宏观趋势正在推动全球对专用电动机的需求每年超过 10 亿台，该行业的价值超过 2000 亿美元。这种蓬勃发展的电动机需求出现在许多垂直领域：暖通空调设备、电动汽车、消费电子产品、家用电器、机器人、医疗设备、航空航天、国防和无人驾驶车辆——凡是你能想到的。

　　此外，能源可持续性挑战中还有一个经常被忽视的方面——世界电动机的可持续性问题。研究强调，过时的电动机系统占全球能源消耗的40%以上。

　　总而言之，我们需要设计比以往更多的电动机，以提高性能、效率和优化。

　　在这个领域进行的反思揭示了许多可以从轴向磁通拓扑中受益的电动机用例。一些值得注意的常见家庭应用包括加热和冷却系统例如泵和风扇、厨房设备例如搅拌机和咖啡机、动力和庭院工具例如钻机和割草机、家用电器例如洗衣机和割草机。洗碗机，以及其他不那么明显的典型家居用品例如健身自行车和婴儿摇椅。

　　轴向磁通电机对家庭应用的最直接好处包括：

　　.更长的电池寿命和更便宜的电费源自更高的效率

　　.更高的产品可靠性和更长的产品生命周期

　　.外形纤薄，可提供更时尚、更实惠的产品，并且设计、生产和分销成本更低

　　此外，许多新的创新可以受益于轴向磁通电机。其中包括风力涡轮机由于其薄型和高扭矩重量比，以及医学仿生学和先进的电影摄影由于运动质量和可控性。机器人和输送机等工业自动化也受益于电机的耐用性和灵活的外形尺寸。