介紹

電機可分為兩類——徑向磁通電機和軸向磁通電機。徑向通量機器更常見并且使用時間很長。盡管軸向磁通機器并不是那么新，但它們的使用僅在過去的二十年中才有所增加。它們的名稱所暗示的區別在于，在軸向通量中，磁通量方向平行于機器旋轉軸，而在徑向通量機器中，磁通量方向是徑向的。

為什么軸向通量機器被認為優于徑向通量機器？

在徑向電機中，磁通路徑比軸向電機長得多，因為它從一個轉子磁極到達定子的第一個齒，然后通過定子護鐵到達第二個齒，直到再次到達另一個轉子磁極。與徑向機器相反，軸向磁通機器具有更短且直接的磁通路徑。它通過氣隙直接從一個極點到達另一個極點。磁場沿較短的路徑保持強，這有助于提高機器的效率和功率密度。

在圖 4 中，由 EMWorks2D 創建的 2D 模擬顯示了兩臺機器中的磁通量路徑和方向。

在徑向機器中，通量具有二維路徑。因此，這些機器類型不能使用晶粒取向鋼。而在軸向機器中，磁通路徑是單向的，這允許使用晶粒取向鋼。由于這種鋼的磁導率較高，軸向磁通電機的鐵損可以降低，效率可以提高 2%。

軸向磁通電機在繞組方面與徑向電機相比具有重要優勢。它具有更高的有源繞組銅和更少的懸垂，這意味著增加匝數的能力更強，并且由末端效應引起的熱量更少。此外，繞組可以與良好的熱導體鋁接觸。這意味著更簡單的冷卻系統。徑向電機中的熱量應通過導熱率低的鋼制成的定子芯排出。

使用 EMS 模擬的徑向和軸向通量發生器的兩個示例之間的比較

為了幫助我們了解徑向磁通機器和軸向磁通機器之間的這種差異，我們使用 SOLIDWORKS 的 EMS 來研究這兩種機器。第一臺機器是2004款豐田普銳斯（混合動力車）中使用的徑向內部永磁同步電機（圖9），第二臺是24極雙面轉子軸向磁通發電機（圖10）。

兩個生成器模型均在 SOLIDWORKS 內無縫構建，并使用與 SOLIDWORKS 運動耦合的 EMS 執行模擬。兩種電機的空載電壓結果如圖 11 所示。徑向永磁電機產生 80V 的輸出電壓，而軸向磁通電機提供 86V 的輸出電壓。軸向磁通電機以更少的材料和更緊湊的結構提供更高的輸出功率。

圖 9 -徑向內部永磁同步電機

圖 10 - 軸向磁通永磁電機

圖 11 -徑向和軸向磁通機器之間的數據比較