轴向磁通电机—电动自行车

 从直流到交流，该设计的线圈保持静止，双转子采用永久磁铁，而不是旋转电枢。这种方法的好处是无需机械换向。

 交流设计还允许将径向电机的标准三相交流电机控制器用于轴向电机。这有助于降低成本，因为控制器提供的是控制扭矩的电流，而不是速度。控制器需要 12 kHz 以上的频率，但这已成为这些设备的主流频率。

         较高的频率源于 20 µH 的较低绕组电感。频率可控制电流，以尽量减少电流纹波，并确保尽可能平稳的正弦信号。从动态的角度来看，这样做很好，因为它能使扭矩快速变化，从而使电机的控制更加平稳。

 这种设计采用分布式双层绕组，因此磁通从转子通过定子流向另一个转子，路径非常短，效率更高。

 这种轴向磁通电机设计的关键在于，它可以在最高 60 V 的电压下工作，而不是在更高电压系统下工作。因此，它适用于电动摩托车和雷诺 Twizy 等 L7e 级重型四轮车。

 60 V 的最高电压使电机可以集成到主流的 48 V 电气系统中，并使维护工作更加简单。

 

专为电动自行车和四轮摩托车设计的

轴向磁通量电机

欧洲框架指令 2002/24/EC 中的 L7e 四轮摩托车规格规定，用于运载货物的车辆重量不超过 600 千克，不包括电池重量。这些车辆的载客量可达 200 千克，载货量可达 1000 千克，发动机功率为 15 千瓦。分布式绕组可提供 75-100 牛米的扭矩，峰值输出功率为 20-25 千瓦，持续功率为 15 千瓦。

轴向磁通的挑战在于如何将热量从铜绕组中排出，这很困难，因为热量必须穿过转子。分布式绕组是解决这一问题的关键，因为它有大量的极槽。这样，铜和外壳之间就有了更大的表面积，热量可以传到外部，由标准的液体冷却系统排出。

多磁极是利用正弦波形的关键，有助于减少波形不是完全正弦时产生的谐波。这些谐波表现为磁体和磁芯发热，而铜元件无法将热量带走。当磁铁和铁芯中的热量积聚时，效率就会下降，这就是为什么优化波形和热路径对电机性能至关重要。

电机的设计也在不断优化，以实现低成本、自动化的大批量生产。挤压外壳环无需复杂的机械加工，从而降低了材料成本。线圈可直接绕制，并在绕制过程中采用粘合工艺，以保持正确的装配形状。

关键的一点是，线圈由标准的市售电线制成，而铁芯则使用标准的现成变压器钢材层压而成，只需将其切割成形即可。其他电机设计需要在铁芯层压中使用软磁材料，成本可能更高。

使用分布式绕组意味着磁铁不需要分段；它们可以是更简单的形状，更容易制造。减小磁铁的尺寸并确保其易于制造，对降低成本有重大影响。

 这种轴向磁通量电机的设计也是按客户要求定制的。客户拥有围绕基础设计开发的定制版本。然后在试验生产线上制造，以证明早期产量，该生产线可在其他工厂复制。

之所以注重定制，是因为车辆的性能既取决于轴向磁通量电机的设计，也取决于车辆结构、电池组和 BMS 的质量。
 

设计在电动自行车摆臂上的轴向磁通量电机
 

 这种设计可以在单个冷却外壳中安装多个转子，但其限制在于可使用的电流。这意味着控制器和 BMS 是瓶颈所在。为了降低功率，该电机的底端功率范围为 4-6 千瓦。

 该电机还可用于船舶应用，因为它是全密封的。为了节省空间和重量，游艇上的船载电机已经对这种电机产生了兴趣，舷外电机制造商也对这种电机产生了兴趣。

 然而，对于电动摩托车市场来说，一个主要的缺点是难以快速方便地为摩托车充电。轴向磁通量电机在这方面有所帮助，因为它可以与电池一起集成到摆臂上，这样就可以用螺栓将其固定在自行车的车架上，从而使维护和更换变得更加简单。

 一些电动摩托车制造商也在研究模块化盒式电池，特别是在中国和泰国，用完的电池可以换成充好电的电池。在这种情况下，易于更换是关键所在，而且电机的薄饼形状可以使其自然地安装在电动摩托车的车架上，从而为电池组留出更多空间。