日期：2023-03-01 18:26:24瀏覽量：48486
我們必須克服一個(gè)根本性的翻斗車環(huán)保蓋減速電機(jī)問題：沒有商業(yè)軟件可以精確地同步模擬軸向磁通電機(jī)的電磁和熱力學(xué)特性。不過，比利時(shí)根特大學(xué)的彼得?塞爾讓（Peter Sergeant）和昂德里克?萬松佩爾（Hendrik Vansompel）從2008年就開始研究這個(gè)問題。他們的研究加上Magnax公司多年的研發(fā)和原型設(shè)計(jì)，催生了我們的設(shè)計(jì)和制造方法。
翻斗車環(huán)保蓋減速電機(jī)傳統(tǒng)的徑向通量電機(jī)的轉(zhuǎn)子位于定子內(nèi)。定子由一個(gè)支撐部件——磁軛組成，磁軛裝有含電磁鐵線圈的齒部。因此，齒部起到了磁極的作用。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其磁極每次掃過定子的齒部時(shí)都會(huì)傳輸通量，而定子則將通量帶到其他地方，關(guān)閉了所謂的通量環(huán)。通量從轉(zhuǎn)子的永磁體穿過氣隙和定子齒部，通過磁軛形成轉(zhuǎn)換180度，再回到另一個(gè)磁體。同時(shí)，永磁體與定子齒部的旋轉(zhuǎn)電磁場(chǎng)的相互作用使轉(zhuǎn)子保持旋轉(zhuǎn)。
要獲得最高的效率，翻斗車環(huán)保蓋減速電機(jī)設(shè)計(jì)應(yīng)將轉(zhuǎn)子和定子齒部之間的氣隙縮至最小，因?yàn)榭諝庥绊懲總鬏敗?
我們的軸向磁通電機(jī)顛覆了傳統(tǒng)電機(jī)的構(gòu)造。它使用兩個(gè)轉(zhuǎn)子，分別置于定子兩側(cè)，起到了支撐作用。在這種結(jié)構(gòu)中，定子僅僅是電磁齒部的托架，而非轉(zhuǎn)子的支撐物或磁軛。換句話說，定子可以無軛——這就是產(chǎn)品名稱中包含這個(gè)詞的原因。
去除約占定子鐵芯2/3的鋼筒形磁軛可以大大減輕電機(jī)的重量。無軛電機(jī)與老式磁軛軸向發(fā)動(dòng)機(jī)相比，功率密度增加了1倍，是傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)（如寶馬i3發(fā)動(dòng)機(jī)）的4倍。通過減少電機(jī)的鐵損耗，它還提高了效率。
鐵損耗原因有二。首先，在定子中，交流電對(duì)鐵芯反復(fù)磁化和消磁會(huì)消耗能量，這一過程稱為磁滯損耗；第二是通過鐵芯的不同磁通量造成了渦流損耗。
這種設(shè)計(jì)具備了較高的功率密度，其中還有其他原因。在本設(shè)計(jì)中，磁通量從第一個(gè)轉(zhuǎn)子輪盤上的永磁體通過定子鐵芯，到達(dá)第二個(gè)轉(zhuǎn)子輪盤上的永磁體，這是一條相對(duì)短而直的路徑。
借助這種單向性，Magnax使用僅適于單向通量的晶粒取向鋼，可以進(jìn)一步將鐵芯通量損耗降低85%。這種鋼不能用于傳統(tǒng)的徑向通量發(fā)動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)，因?yàn)樵趥鹘y(tǒng)機(jī)器中，通量從轉(zhuǎn)子通過定子，再回到轉(zhuǎn)子——這是一個(gè)多向路線。Magnax公司與蒂森克虜伯鋼鐵公司緊密合作，設(shè)計(jì)了層狀晶粒取向芯部。
這種設(shè)計(jì)還有其他優(yōu)點(diǎn)：在我們的無軛軸向磁通設(shè)計(jì)中，定子需要的銅大約是同等功率和扭矩徑向通量發(fā)動(dòng)機(jī)的60%，轉(zhuǎn)子需要的磁性材料大約是同等功率和扭矩徑向通量發(fā)動(dòng)機(jī)的80%。
理論上說，所有這些優(yōu)點(diǎn)都會(huì)降低電機(jī)的成本、減輕電機(jī)的重量并提供更高的扭矩，但實(shí)際上制造這樣的機(jī)器要面對(duì)多項(xiàng)嚴(yán)峻的工程挑戰(zhàn)。
最明顯的挑戰(zhàn)就是要找到方法來取代傳統(tǒng)的磁軛功能。在傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)中，磁軛會(huì)固定定子齒部，并提供將線圈中的熱量輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)外殼的熱通道。當(dāng)磁通量流回到原始來源時(shí)，它還會(huì)充當(dāng)閉合回路的路徑。
