轴向磁场电机都有哪些作用
时间:2019-12-05 阅读:325
目前市场上大多数的量产新能源汽车都采用的是径向磁场电机,如下图所示。
我们知道,根据定转子之间形成磁场的方向,电机可分为径向磁场电机和轴向磁场电机电机。轴向磁场电机又被成为盘式电机,1821年,法拉第发明的*一台电机就是轴向磁场电机。然而,轴向磁场电机的发展几经波折,在发展初期,因其自身固有缺陷,比如轴向磁吸力、制造困难等问题,逐渐被径向磁场电机取代。然而,在人们发现径向磁场电机同样也存在诸多难以克服的技术问题时,盘式电机再一次受到技术人员的关注,并在上世纪80年代达到了一个阶段性的研发高潮期,同时利用双气隙结构等手段解决了轴向受力问题,并发展出了印刷电路线圈结构以实现盘式电机的薄型化和高功率密度,以及halbach磁路结构等技术。
轴向磁场电机又称盘式电机、碟式电机,其与普通电机大的区别在于,转子是一个粘有永磁体的圆盘结构,故全称叫做永磁盘式电机。盘式电机的优势在于,体现在以下几个方面:(1)*的盘式线圈结构大大地减小了电机的体积和重量。其采用的是一种非常新颖的交错安装的分段线圈阵列结构,通过分段电磁排列技术,交错地排列单个线圈,并组成薄圆盘状的线圈阵列。相应的,其磁铁也采用扁平环形并且轴向间隔的结构。这种结构设计能够将线圈及磁铁的厚度都降到了低,使得其能够获得大的磁通量,并且能够显著地提高线圈和磁铁间的电动交互作用。此外,盘式线圈阵列结构能够使阵列中的工作导体长度到达长,进而,电机产生的电压也相应地达到大。紧密排列的线圈还大大增加了线圈的面积,同时也大大地改善了发电机的功率转换。(2)盘式电机的效率比普通电机要高很多,其大马达功率甚至可以达到98%,几乎算得上是无损耗电机。而由于部件较少且较为简单,使得盘式电机的设计也有了更多的选择,不管是一片或者多片设计都能够满足,形式的多样化使得盘式电机的应用场合也更为广阔。(3)除了效率高和体积小外,盘式电机的*结构使得其还具有很多普通电机*的优点。比如线圈和定子间的间隙小,其相互感应也效应很小。无刷的结构使得盘式电机的应用更为灵活,包括要求电机大孔径穿孔的情况都能使用。双轴空气间隙结构能够使盘式电机产生自然的泵吸作用,可谓是盘式电机自带的“内置冷却装置”。
既然如此,轴向磁场电机为何被大部分车企所抛弃呢。那么我就来看看电动汽车对驱动电机的需求。作为电动汽车的驱动电机应当具有高电压、小质量、低噪声、较大的起动转矩和较大的调速范围、良好的起动性能和加速性能、高效率,低损耗、高可靠性等性能表现。同时,为了能够应用于量产汽车,还应具备低制造成本、便于维护等。然而,轴向磁场电机由于其定转子结构特点,其一个显著的不足在于装配工艺难度大,难以保证批量生产的产品一致性,同时由于采用大量的永磁材料,也导致其成本高昂。