Что такое двигатель с осевым зазором?

Что такое двигатель с аксиальным зазором?

Двигатель с аксиальным зазором — это двигатель, который вращается, создавая силу притяжения или отталкивания между постоянным магнитом, прикрепленным к диску, который закреплен на вращающемся валу, и катушкой, обращенной к нему. Диск вращается как пластинка, создавая движение.

Наибольшее преимущество этого синхронного двигателя с постоянным магнитом (PM), который использует постоянный магнит в качестве ротора, заключается в том, что потеря крутящего момента минимальна, даже когда двигатель тоньше, чем традиционные двигатели с радиальным зазором.

Применение двигателей с осевым зазором

Двигатели с осевым зазором используются в роботах, велосипедах с электроприводом, беспилотниках и различном промышленном оборудовании. Также ведутся исследования и разработки по их использованию в качестве двигателей-колес для электромобилей и двигателей, которые приводят в движение электрические воздушные винты самолетов.

По сравнению с двигателями с радиальным зазором, наибольшее преимущество двигателей с осевым зазором заключается в том, что они сохраняют крутящий момент даже при уменьшении их толщины. Обычно двигателям требуется увеличение тока для достижения большего крутящего момента, но двигатели с осевым зазором могут быть тоньше и по-прежнему производить тот же крутящий момент при меньшем токе, чем двигатели с радиальным зазором.

Эта особенность расширила их применение в приложениях, где тонкие двигатели необходимы из-за ограничений по пространству, но потребление энергии также должно быть минимизировано.

Принцип двигателей с осевым зазором

Двигатели с осевым зазором вращают вал, используя магнитный поток, создаваемый электрическим током, проходящим через катушку, и магнитный поток от постоянного магнита, которые притягивают или отталкивают друг друга в зависимости от направления потока.

В обычных двигателях с радиальным зазором постоянный магнит прикреплен вдоль оси вращения, а несколько катушек намотаны в том же направлении, что и ось, и расположены вокруг магнита в цилиндрической форме. При подаче электрического тока создается магнитный поток, перпендикулярный оси, и взаимодействие между этим потоком и потоком магнита заставляет вал вращаться.

1. Радиальные зазорные двигатели

В радиальных зазорных двигателях уменьшение толщины двигателя уменьшает высоту катушки и магнита, что снижает крутящий момент.

2. Аксиальные зазорные двигатели

В аксиальных зазорных двигателях несколько магнитов концентрически расположены на диске, прикрепленном к вращающемуся валу. Тонкие катушки расположены таким же концентрическим образом на подложке в форме пончика напротив диска. Катушки намотаны перпендикулярно оси вращения, а подложка не имеет контакта с вращающейся осью.

При подаче электрического тока на катушки создается магнитный поток, параллельный оси вращения. Этот поток создает силу притяжения или отталкивания с дисковыми магнитами, заставляя диск и ось вращения двигаться.

Регулируя диаметр диска или изменяя размер, форму и расположение магнита и катушки, можно создать более тонкий, более энергоэффективный двигатель с более высоким крутящим моментом, чем двигатели с радиальным зазором. Продолжаются исследования и разработки для создания конструкций, которые превосходят двигатели с радиальным зазором в этих областях.

Двигатели с осевым зазором могут достигать более высокого крутящего момента, чем двигатели с радиальным зазором, особенно когда соотношение сторон (толщина двигателя, деленная на внешний диаметр) меньше 0,75.

Как выбрать двигатель с осевым зазором

При выборе двигателя с осевым зазором убедитесь, что он предлагает явные преимущества перед двигателями с радиальным зазором для предполагаемого применения. По сравнению с радиальными двигателями с той же выходной мощностью двигатели с осевым зазором, как правило, дороже, и доступно меньше готовых моделей. Индивидуальная разработка производителем может быть еще более затратной.

Преимущества двигателей с осевым зазором включают в себя:

• Они конструктивно лучше подходят для более тонких конструкций двигателей, чем двигатели с радиальным зазором.
• Они обеспечивают более высокий крутящий момент по сравнению с двигателями с радиальным зазором той же толщины.
• Они могут напрямую приводить в движение колеса транспортных средств и воздушные винты самолетов, не требуя редукторов, благодаря своей компактной, но мощной конструкции.