为什么并非所有电动汽车电机都是轴向磁通? 轴向磁通、径向磁通,究竟哪个更好?(机理解释、各自优势、对比说明) 混合式径向-轴向磁通电机的技术特征解密
5.1.1 技术方案总览 5.1.2 指标参数 * 5.1.3 技术优势 *
5.2.1 技术方案总览 5.2.2 指标参数 * 5.2.3 技术优势 *
5.3.1 技术方案总览 5.3.2 指标参数 * 5.3.3 技术优势 *
6.2.1 设计挑战 6.2.2 制造挑战 6.2.3 热管理挑战
6.3.1 轴向磁通量与径向磁通量
6.3.2 为什么轴向磁通可以大幅提升电机性能? *
6.3.2.1 无定子轭部带来的优势 * 6.3.2.2 绕组拓扑带来的优势 * 6.3.2.3 磁路上的优势 *
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6.2 轴向磁通电机的挑战
6.2.1 设计挑战
轴向磁通电机的磁通量在三维空间中流动,因此需要3D仿真软件进行设计。这相较于径向磁通电机(通常通过2D计算完成设计)来说是一个额外的挑战。此外,在机械方面,轴向磁通电机(特别是无轭型)需要解决两个气隙的均匀性问题,而径向磁通电机只有一个气隙,因此更容易控制这种均匀性。
图片来源:Traxial
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由于轴向磁通电机的绕组位于定子深处和两个转子盘之间,如何有效地冷却电机成为了一个挑战。直接油冷却系统是一种有效的解决方案,它直接从产生热量的地方带走热量。然而,这需要创新的专利系统来实现尽可能低的定子温度,从而提高电机的效率和连续功率。
6.3.1 轴向磁通量与径向磁通量
无磁轭轴向磁通和径向磁通永磁电机在电磁层面极为相似,它们基于相同的电磁原理运行,且都包含铜绕组、铁芯及永磁体这些基本元件。尽管两者有着诸多共同点,但拓扑结构中一些微妙的差异却能对电机的扭矩密度和效率产生显著的复合影响,这显得尤为神奇。
如上面所述,当前无论是移动环境还是其他场合,广泛应用的电机几乎均采用径向磁通拓扑结构。这种结构特征在于一个圆柱形转子在圆柱形定子内部旋转,如下图(左)所示,被称为径向磁通电机。在此系统中,电磁通量构成扭矩的主要来源,其磁通路径:从转子径向向外延伸至定子,随后沿定子圆周从一个齿传递到下一个齿,再从定子径向向内回流至转子,并最终在转子内部通过切向路径完成磁通环的闭合。
径向和轴向磁通电机拓扑
图片来源:Traxial
6.3.2 为什么轴向磁通可以大幅提升电机性能?
左:径向磁通电机中的分布式绕组,右:无轭轴向磁通电机的集中绕组
图片来源:网络
07
包括以下几点内容:
7.1 混合式轴\径磁通电机"混"在哪里? 7.2 混合式轴\径磁通电机的本质 7.3 混合式轴\径磁通电机示例与说明 7.4 仿真分析,探索Raxial电机的优势与劣势 转矩 磁通密度与反电动势 齿槽转矩 温升特性 7.5 热力学和动力学耦合分析 7.6 结论
图片来源:SysPro系统工程智库
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2024年10月11日 晚
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