轴向磁通电机的市场应用
当前轴向电机广泛应用于新能源汽车、机器人、航空航天、船舶推进以及风力发电等要求高转矩密度和空间紧凑的场合中。
新能源汽车是轴向电机规模化应用的重要市场
轴向磁通电机的小体积和低理论成本的特性,有望解决轮边电机的成本和体积难题,推动轮边电机的大规模应用。轴向磁通电机的功率密度优势,能够在保持轻量化,减少簧下质量的同时能够输出足够的扭矩,推动轮毂电机的批量应用。轴向磁通电机已在商用车的性能与设计优化中发挥重要作用,商用车电气化是轴向磁通电机的新蓝海。
轴向磁通电机的介绍
轴向磁通电机的气隙呈平面型,轴向长度短,为薄盘型形状,故又称盘式电机。
轴向磁通电机的拓扑结构组合灵活,可以根据实际的应用场景进行组合。根据定转子组合结构,轴向磁通电机可分为以下四种结构:
单定子/单转子结构:1个转子+1个定子,结构简单紧凑,但单边磁拉力大,轴承负荷大,振动噪音大,存在定转子摩擦风险,降低电机寿命;
单定子/双转子结构:2个外定子+1个内转子,功率密度高,比较适合牵引系统、航空航天等领域;
双定子/单转子结构:2个外转子+1个内定子,具有良好的对称性,单边磁拉力相对较小,较适合于风力发电系统;
多定子/多转子结构:多个定子+多个转子,适合大转矩场景,如船舶推进系统、大型风力发电及水利发电机组等。
轴向磁通电机的优势
高效率:得益于较短的一维磁通路径,轴向磁通电机的效率很高,通常超过 96%,可媲美或优于市场上最好的二维径向磁通电机。轴向磁通电机在各个功率级别下均比普通径向电机节能15%-25%左右,并能维持更长时间的峰值功率输出。
体积小、重量轻:轴向磁通电机体积、质量分别可以是普通车用径向磁通电机的一半,轴向磁通电机符合汽车轻量化趋势,同时结构紧凑、径向长度更短,安装自由度高。
高扭矩密度&功率密度:轴向磁通永磁电机的有效磁表面积位于电机转子的表面,而不是外径,因此在一定体积内通常能提供更大的扭矩,进而提升扭矩密度和功率密度。
节能降碳:轴向磁通电机的体积、重量优势能让生产制造环节铜、铁、永磁等材料消耗与径向永磁电机相比减少50%左右,如考虑无铁心PCB定子技术,轴向电机的生产耗铜量能降至径向电机的34%