Turntide分享了选择轴向磁通电机的5个理由

为纯电动或混合动力车辆或设备选择电机时，工程师必须选择一款能够提供所需扭矩和功率、在系统中运行良好且尺寸合适的电机。对于重量敏感型应用，电机的重量也不能过重。

在许多情况下，工程师和设计师必须在径向磁通电机和轴向磁通电机之间做出选择。以下五个原因说明了为什么轴向磁通电机可能是该应用的首选解决方案。

图1. 径向磁通电机（来源：Turntide）

1. 适合小面积使用的理想尺寸

在许多电动或混合动力系统中，尤其是在传统内燃机的改造中，空间非常宝贵。径向磁通电机通常是人们首先想到的电机。

径向磁通电机广泛应用于包括电动汽车和混合动力汽车在内的许多领域（见图1）。这类电机体积较长，重量比轴向磁通电机更重。

轴向磁通电机（见图2）之所以是理想之选，原因之一是它们比径向电机更扁平、重量更轻。它们通常被称为“煎饼电机”。它们为工程师和设计人员提供了更多空间，用于安装电池、逆变器或控制器以及散热解决方案——这些都是电动或混合动力系统所必需的。轴向磁通电机是可堆叠的紧凑型电机，专为高功率和高扭矩密度而设计。

图2. 轴向磁通电机（来源：Turntide）

此外，径向磁通电机的绕组与磁体垂直。而在轴向磁通电机中，磁体位于与绕组平行的平面内。磁体和线圈的这种差异会影响电机的扭矩、功率和效率。

2.更高的功率、扭矩和效率

轴向磁通电机虽然重量更轻、占用空间更小，但其扭矩、功率和效率却高于径向磁通电机。这是怎么回事？

磁场强度是决定扭矩和功率输出以及效率的关键因素。磁通路径越短，磁场强度越高。

因此，磁场强度随包含磁性材料的转子直径 (D) 的增大而增大，随磁通路径长度 (L) 的增大而减小（见图 3）。较高的 D/L 比值可使电机具有更高的效率和更高的转矩密度。

轴向磁通电机的D/L比高于径向磁通电机，因此具有更高的扭矩和功率。

图3. 电机磁通量（来源：Turntide）

根据尺寸不同，轴向磁通电机的扭矩密度是标准径向磁通电机的两到四倍。扭矩的提升可使动力总成的重量和体积减少 50%。

此外，对于径向磁通电机，扭矩与直径的平方乘以长度成正比（见图4）。对于轴向磁通电机，扭矩与直径的立方成正比，而长度对其影响不大。

这些因素详细解释了轴向磁通电机比径向磁通电机扭矩更大的原因。这种高扭矩、更轻的重量和更扁平的外形使其成为混合动力配置或任何车辆或设备的纯电动系统的理想选择，尤其适用于空间有限的情况。

3. 灵活性

轴向磁通电机简化了电气化进程，实现了快速集成和规模化。这些电机专为原始设备制造商 (OEM) 量身打造，在确保质量和耐用性的同时，加快了产品上市速度。

无论是批量生产还是扩大生产规模，其模块化、可堆叠的设计都能实现产品的快速调整，并与逆变器和电机控制器配合使用。

4. 成本效益高

轴向磁通电机可使电气系统的重量减轻 50%。此外，车辆重量减轻 10% 可使车辆续航里程提高 13.7%。这形成了一个良性循环：动力系统和车辆重量减轻，车辆续航里程提高，从而降低总拥有成本 (TCO)。

图 4. 轴向磁通电机扭矩（来源：Turntide）

此外，轴向磁通电机的高扭矩和低速运行特性使其无需齿轮比。这进一步减轻了车辆重量，并简化了动力总成的复杂性。

规模化生产这些电机将是决定其成本效益的关键因素，这将降低初始采购价格。一些轴向磁通电机专为无缝集成到工业设备中而设计，其定价旨在提高盈利能力。

5. 快速发货

由于规模化生产，部分轴向磁通电机的交付速度比以往更快。在近期工艺改进之前，轴向磁通电机通常用于一些小众应用领域，在这些领域，交付时间并非主要问题。而随着产能的提升，等待部分电机交付已不再是常态。

那么，为什么混合动力和电动汽车及设备的工程师和设计师应该选择轴向磁通电机呢？为了确保系统高效、经济、动力强劲，同时重量更轻、总拥有成本更低、占地面积更小。

Matrishvan Raval 是 Turntide Technologies 的产品负责人。