无轭轴向磁通电机：未来动力系统的创新驱动力
TRAXIAL公司是行业知名的轴向磁通电机供应商，自2015年成立以来，一直致力于推动轴向磁通技术的最大化应用。该公司隶属于**MAGNAX HOLDING**，今天，我将带大家深入了解无轭轴向磁通电机如何成为未来动力系统的驱动力。
一：公司背景
首先，简单介绍一下他们的公司结构。**MAGNAX HOLDING**成立于2015年，创始团队、Daan Moreels和Kester Goh。他们成功筹集了3600万欧元的资金，目标是最大化轴向磁通技术的价值。**TRAXIAL**是MAGNAX的全资子公司，专注于开发无轭轴向磁通电机和逆变器解决方案，旨在加速动力系统的创新。他们的产品在功率密度、效率和可靠性方面表现出色，目前团队有40人，并且正在快速增长。他们也是ISO9001:2015认证的企业。
二：轴向磁通 vs 径向磁通
接下来，我们来谈谈轴向磁通电机与传统的径向磁通电机的区别。轴向磁通电机主要分为两种类型：**有轭轴向磁通**和**无轭轴向磁通**。
- **有轭轴向磁通电机**是目前最常见的类型，它的定子机械结构相对简单，扭矩密度也比径向磁通电机高。然而，它的功率密度和效率较低，主要原因是双定子轭的存在导致了更多的铁损和漏磁。
- **无轭轴向磁通电机**则完全不同。它没有定子轭，采用了集中分数槽绕组，定子两侧各有一个永磁转子。这种设计不仅减少了材料的使用，还显著提高了功率密度和效率。
三：无轭轴向磁通的理论优势
无轭轴向磁通电机的核心优势可以从三个方面来阐述：**磁芯**、**绕组**和**磁体**。
1. **磁芯**：无轭设计减少了定子中的钢材使用，降低了铁损，提高了效率。同时，直通磁路设计使得磁路更加高效，进一步提升了电机的性能。
2. **绕组**：我们采用了**分数槽集中绕组**，这种设计减少了铜的使用量，降低了铜损，提高了电流密度和扭矩密度。此外，这种绕组设计更容易实现自动化生产，降低了制造成本。
3. **磁体**：无轭轴向磁通电机的扭矩随半径的平方增加，这意味着我们可以通过增加转子半径来显著提高扭矩输出。与径向磁通电机相比，无轭轴向磁通电机的体积扭矩密度可以高出4倍，而轴向长度则缩短了3倍，使得电机更加紧凑。
四：实践中的挑战与解决方案
尽管无轭轴向磁通电机在理论上具有显著优势，但在实际应用中，我们也面临一些挑战。
1. **热挑战**：随着功率密度的增加，如何从更小的体积中有效散热成为了关键问题。我们采用了**直接液体冷却**技术，通过将冷却液直接引入绕组、磁芯和磁体，确保电机在高性能运行时保持稳定的温度。
2. **设计挑战**：由于无轭轴向磁通电机的设计较为复杂，传统的电磁仿真工具无法满足需求。我们开发了专用的3D有限元分析软件，用于优化电机参数，确保设计的精确性和可靠性。
3. **机械挑战**：无轭轴向磁通电机的两个轴向气隙使得公差控制更加严格。我们采用了**“蛤壳式”定子外壳**设计，确保定子磁芯的牢固固定，同时允许直接冷却线圈。
4. **制造挑战**：无轭轴向磁通电机的制造工艺与传统径向磁通电机不同。我们在开发阶段就注重**可制造性设计（DfM）**和**可装配性设计（DfA）**，确保生产过程的高效和标准化。我们还与OEM/Tier1合作伙伴合作，进行批量生产。
五：无轭轴向磁通技术的未来应用
无轭轴向磁通技术的独特优势使其成为未来动力系统的理想选择。与传统的径向磁通电机相比，我们的电机具有以下优势：
- **高达3倍的扭矩密度**
- **高达2倍的功率密度**
- **轴向长度仅为传统电机的1/3**
- **减少45%的CO₂排放**
这些优势使得无轭轴向磁通电机在多个领域具有广泛的应用前景，特别是在**扭矩矢量双电机EDU**和**轮内电机**方面。
1. **扭矩矢量双电机EDU**：我们的高扭矩密度电机与单级行星齿轮箱结合，形成了一个非常紧凑的扭矩矢量双电机系统。与传统的双级齿轮箱相比，我们的设计不仅质量更轻，效率也更高。这种系统可以显著提升车辆的操控性能和动力输出。
2. **轮毂电机**：无轭轴向磁通电机的短轴向长度和低质量使其非常适合用于轮内电机。我们正在开发一种100kW、1500Nm的轮内电机单元，其轴向长度仅为280mm，重量约为25kg。这种设计将电机、齿轮箱、轮毂和制动器集成在一个非常紧凑的单元中，为未来的电动汽车提供了更高的灵活性和性能。
六：总结与展望
总的来说，无轭轴向磁通技术代表了电机技术的未来发展方向。它不仅能够显著提升电机的功率密度和效率，还能够减少材料的消耗和CO₂排放。我们相信，随着技术的不断成熟和应用的扩展，无轭轴向磁通电机将在未来的动力系统中扮演越来越重要的角色。
