轴向和径向磁通永磁电机的区别是什么

介绍

电机可分为两类——径向磁通电机和轴向磁通电机。径向通量机器更常见并且使用时间很长。尽管轴向磁通机器并不是那么新，但它们的使用仅在过去的二十年中才有所增加。它们的名称所暗示的区别在于，在轴向通量中，磁通量方向平行于机器旋转轴，而在径向通量机器中，磁通量方向是径向的。

为什么轴向通量机器被认为优于径向通量机器？

在径向电机中，磁通路径比轴向电机长得多，因为它从一个转子磁极到达定子的第一个齿，然后通过定子护铁到达第二个齿，直到再次到达另一个转子磁极。与径向机器相反，轴向磁通机器具有更短且直接的磁通路径。它通过气隙直接从一个极点到达另一个极点。磁场沿较短的路径保持强，这有助于提高机器的效率和功率密度。

在图 4 中，由 EMWorks2D 创建的 2D 模拟显示了两台机器中的磁通量路径和方向。

在径向机器中，通量具有二维路径。因此，这些机器类型不能使用晶粒取向钢。而在轴向机器中，磁通路径是单向的，这允许使用晶粒取向钢。由于这种钢的磁导率较高，轴向磁通电机的铁损可以降低，效率可以提高 2%。

轴向磁通电机在绕组方面与径向电机相比具有重要优势。它具有更高的有源绕组铜和更少的悬垂，这意味着增加匝数的能力更强，并且由末端效应引起的热量更少。此外，绕组可以与良好的热导体铝接触。这意味着更简单的冷却系统。径向电机中的热量应通过导热率低的钢制成的定子芯排出。

使用 EMS 模拟的径向和轴向通量发生器的两个示例之间的比较

为了帮助我们了解径向磁通机器和轴向磁通机器之间的这种差异，我们使用 SOLIDWORKS 的 EMS 来研究这两种机器。第一台机器是2004款丰田普锐斯（混合动力车）中使用的径向内部永磁同步电机（图9），第二台是24极双面转子轴向磁通发电机（图10）。

两个生成器模型均在 SOLIDWORKS 内无缝构建，并使用与 SOLIDWORKS 运动耦合的 EMS 执行模拟。两种电机的空载电压结果如图 11 所示。径向永磁电机产生 80V 的输出电压，而轴向磁通电机提供 86V 的输出电压。轴向磁通电机以更少的材料和更紧凑的结构提供更高的输出功率。

图 9 -径向内部永磁同步电机

图 10 - 轴向磁通永磁电机

图 11 -径向和轴向磁通机器之间的数据比较