颠覆传统电机

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这就是我们的工作内容。 我们的产品称为无轭轴向磁通电机。

名字有点拗口，稍后再作解释。 首先要了解的是，人们已经知道轴向磁通拓扑具有内在的优势，只不过似乎无法从商业上利用这些优势，主要是因为基于这些优势的设计很难借助自动化程序大规模生产。

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开始设计发动机之前， 我们必须克服一个根本性的问题： 没有商业软件可以精确地同步模拟轴向磁通电机的电磁和热力学特性。 不过，比利时根特大学的彼得•塞尔让（Peter Sergeant）和昂德里克•万松佩尔（Hendrik Vansompel）从2008年就开始研究这个问题。 他们的研究加上Magnax公司多年的研发和原型设计，催生了我们的设计和制造方法。

传统的径向通量电机的转子位于定子内。 定子由一个支撑部件——磁轭组成，磁轭装有含电磁铁线圈的齿部。 因此，齿部起到了磁极的作用。 当转子转动时，其磁极每次扫过定子的齿部时都会传输通量，而定子则将通量带到其他地方，关闭了所谓的通量环。 通量从转子的永磁体穿过气隙和定子齿部，通过磁轭形成转换180度，再回到另一个磁体。 同时，永磁体与定子齿部的旋转电磁场的相互作用使转子保持旋转。

要获得最高的效率，设计应将转子和定子 齿部之间的气隙缩至最小，因为空气影响通量传输。

我们的轴向磁通电机颠覆了传统电机的构造。 它使用两个转子，分别置于定子两侧，起到了支撑作用。 在这种结构中，定子仅仅是电磁齿部的托架，而非转子的支撑物或磁轭。 换句话说，定子可以无轭——这就是产品名称中包含这个词的原因。

去除约占定子铁芯2/3的钢筒形磁轭可以大大减轻电机的重量。 无轭电机与老式磁轭轴向发动机相比，功率密度增加了1倍，是传统发动机（如宝马i3发动机）的4倍。 通过减少电机的铁损耗，它还提高了效率。

铁损耗原因有二。 首先，在定子中，交流电对铁芯反复磁化和消磁会消耗能量，这一过程称为磁滞损耗； 第二是通过铁芯的不同磁通量造成了涡流损耗。

这种设计具备了较高的功率密度，其中还有其他原因。 在本设计中，磁通量从第一个转子轮盘上的永磁体通过定子铁芯，到达第二个转子轮盘上的永磁体，这是一条相对短而直的路径。

借助这种单向性，Magnax使用仅适于单向通量的晶粒取向钢，可以进一步将铁芯通量损耗降低85%。 这种钢不能用于传统的径向通量发动机或发电机，因为在传统机器中，通量从转子通过定子，再回到转子——这是一个多向路线。 Magnax公司与蒂森克虏伯钢铁公司紧密合作，设计了层状晶粒取向芯部。

这种设计还有其他优点： 在我们的无轭轴向磁通设计中，定子需要的铜大约是同等功率和扭矩径向通量发动机的60%，转子需要的磁性材料大约是同等功率和扭矩径向通量发动机的80%。

理论上说，所有这些优点都会降低电机的成本、减轻电机的重量并提供更高的扭矩，但实际上制造这样的机器要面对多项严峻的工程挑战。

最明显的挑战就是要找到方法来取代传统的磁轭功能。

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