Turntide condivide 5 motivi per scegliere i motori a flusso assiale

Nella scelta di un motore per veicoli o attrezzature elettriche a batteria o ibride, gli ingegneri devono sceglierne uno che fornisca la coppia e la potenza necessarie, che si adatti bene al sistema e che si adatti allo spazio disponibile nel veicolo o nell'attrezzatura. Quando si lavora con applicazioni sensibili al peso, il motore non deve essere troppo pesante.

In molti casi, ingegneri e progettisti devono scegliere tra un motore a flusso radiale e un motore a flusso assiale. Di seguito sono riportati cinque motivi per cui un motore a flusso assiale può essere la soluzione migliore per questa applicazione.

Immagine 1. Motore a flusso radiale (Fonte: Turntide)

1. Dimensioni ideali per ingombri ridotti

In molti sistemi elettrici o ibridi, soprattutto nei retrofit di motori a combustione interna tradizionali, lo spazio è prezioso. I motori a flusso radiale sono quelli che più spesso vengono in mente.

I motori a flusso radiale sono utilizzati in numerose applicazioni, tra cui veicoli elettrici e ibridi (vedi Immagine 1). Questi motori hanno un corpo lungo e sono più pesanti dei motori a flusso assiale.

Uno dei motivi per cui i motori a flusso assiale (vedi Immagine 2) sono la scelta ideale è che sono più piatti dei motori radiali e pesano meno. Sono spesso chiamati motori pancake. Offrono a ingegneri e progettisti più spazio per la batteria, l'inverter o il controller e le soluzioni termiche, tutti necessari in un sistema elettrico o ibrido. I motori a flusso assiale sono motori elettrici impilabili e compatti, progettati per elevate densità di potenza e coppia.

Immagine 2. Un motore a flusso assiale (Fonte: Turntide)

Inoltre, gli avvolgimenti di un motore a flusso radiale sono perpendicolari ai magneti. Nei motori a flusso assiale, i magneti sono disposti su piani paralleli agli avvolgimenti. Questa differenza tra magneti e bobine influisce sulla coppia, sulla potenza e sull'efficienza dei motori.

2. Maggiore potenza, coppia ed efficienza

Sebbene i motori a flusso assiale siano più leggeri e richiedano meno spazio, la loro coppia, potenza ed efficienza sono superiori a quelle dei motori a flusso radiale. Come è possibile?

Un fattore determinante per l'erogazione di coppia e potenza e, di conseguenza, per l'efficienza è l'intensità del campo magnetico. L'intensità del campo magnetico è maggiore se il percorso del flusso magnetico è più breve.

Pertanto, l'intensità del campo aumenta con il diametro (D) del rotore contenente il materiale magnetico e diminuisce con la lunghezza (L) del percorso del flusso (vedi Figura 3). Un rapporto D/L più elevato fornisce un motore con una maggiore efficienza e una maggiore densità di coppia.

I motori a flusso assiale hanno un rapporto D/L più elevato rispetto ai motori a flusso radiale. Questo conferisce loro coppia e potenza maggiori.

Immagine 3. Flusso magnetico del motore (Fonte: Turntide)

I motori a flusso assiale, a seconda delle dimensioni, hanno una densità di coppia da due a quattro volte superiore rispetto ai motori a flusso radiale standard. Questo miglioramento della coppia si traduce in un risparmio del 50% di peso e volume per il gruppo propulsore.

Inoltre, per un motore a flusso radiale, la coppia è proporzionale al quadrato del diametro moltiplicato per la lunghezza (vedi Figura 4). Per un motore a flusso assiale, la coppia è proporzionale al cubo del diametro e non ha alcuna influenza significativa sulla lunghezza.

Questi fattori spiegano perché i motori a flusso assiale hanno una coppia maggiore rispetto ai motori a flusso radiale. Questa coppia, il peso ridotto e il profilo più piatto li rendono ideali per configurazioni ibride o per sistemi completamente elettrici di qualsiasi veicolo o attrezzatura, soprattutto in caso di spazio limitato.

3. Flessibilità

I motori a flusso assiale semplificano il percorso verso l'elettrificazione, consentendo una rapida integrazione e scalabilità. Progettati appositamente per i produttori di apparecchiature originali (OEM), questi motori accelerano il time-to-market, garantendo al contempo qualità e durata.

Che si tratti di produzione in grandi volumi o di espansione, i loro design modulari e impilabili consentono un rapido adattamento del prodotto e l'abbinamento con inverter e controllori motore.

4. Conveniente

Un motore a flusso assiale può ridurre il peso di un sistema elettrico del 50%. Inoltre, una riduzione del 10% del peso del veicolo può aumentarne l'autonomia del 13,7%. Questo si traduce in un ciclo di riduzione del peso del gruppo propulsore e del veicolo, con conseguente aumento dell'autonomia del veicolo e conseguente riduzione del costo totale di proprietà (TCO).

Immagine 4. Coppia del motore a flusso assiale (Fonte: Turntide)

Inoltre, la capacità di un motore a flusso assiale di operare a coppia elevata e bassa velocità elimina il rapporto di trasmissione, riducendo ulteriormente il peso del veicolo e semplificando la complessità del gruppo propulsore.

Produrre questi motori con economie di scala sarà un fattore decisivo per la loro convenienza, riducendo il prezzo di acquisto iniziale. Alcuni motori a flusso assiale sono progettati per una perfetta integrazione nelle apparecchiature industriali e hanno un prezzo che ne aumenta la redditività.

5. Consegna rapida

Grazie alla produzione su larga scala, alcuni motori a flusso assiale possono essere consegnati più velocemente rispetto al passato. Prima dei recenti miglioramenti di processo, i motori a flusso assiale venivano tipicamente utilizzati in applicazioni di nicchia in cui i tempi di consegna non rappresentavano un problema rilevante. Con la nuova capacità produttiva, i tempi di attesa per la consegna di alcuni motori non sono più la norma.

Quindi, perché ingegneri e progettisti di veicoli e attrezzature ibride ed elettriche dovrebbero scegliere un motore a flusso assiale? Per garantire un sistema efficiente, conveniente e potente, con un peso ridotto, un TCO ridotto e un ingombro ridotto.

Matrishvan Raval è responsabile di prodotto per Turntide Technologies.