Axial Flux กับ Radial Flux Motors: เมื่อใดที่ Disc Motor เหมาะสมกว่ากัน?

มอเตอร์ไฟฟ้าอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ใช้การออกแบบฟลักซ์แนวรัศมี

เป็นโครงสร้างที่โตเต็มที่และใช้กันอย่างแพร่หลาย ซึ่งทำงานได้ดีกับปั๊ม พัดลม สายพานลำเลียง คอมเพรสเซอร์ และเครื่องจักรอื่นๆ อีกนับไม่ถ้วน

มอเตอร์แบบฟลักซ์ตามแนวแกนใช้แนวทางที่แตกต่างออกไป

แทนที่จะจัดเรียงสนามแม่เหล็กข้ามรัศมีของมอเตอร์ทรงกระบอกเป็นหลัก มอเตอร์แบบฟลักซ์ตามแนวแกนจะกำหนดทิศทางฟลักซ์แม่เหล็กไปตามแกนเพลา สิ่งนี้ทำให้เกิดโครงสร้างรูปทรงจานแบนที่คุ้นเคย ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมมอเตอร์ฟลักซ์ตามแนวแกนจึงมักถูกเรียกว่ามอเตอร์จาน

รูปทรงที่แตกต่างกันสามารถสร้างข้อได้เปรียบที่เป็นประโยชน์ได้ แต่ไม่ได้หมายความว่ามอเตอร์แบบฟลักซ์ตามแนวแกนจะเป็นตัวเลือกที่เหมาะสมสำหรับเครื่องจักรทุกเครื่องโดยอัตโนมัติ

คำถามที่แท้จริงคือ แอปพลิเคชันต้องการอะไรจากมอเตอร์

ความแตกต่างหลักระหว่างฟลักซ์ตามแนวแกนและแนวรัศมีคืออะไร?

ความแตกต่างที่เห็นได้ง่ายที่สุดคือรูปร่าง

มอเตอร์ฟลักซ์รัศมีแบบธรรมดาโดยทั่วไปจะมีลำตัวทรงกระบอกที่ยาวกว่า โรเตอร์จะหมุนด้านในหรือรอบๆ สเตเตอร์ และฟลักซ์แม่เหล็กจะเคลื่อนที่ไปในทิศทางแนวรัศมีเป็นหลัก

มอเตอร์ฟลักซ์ตามแนวแกนโดยทั่วไปจะกว้างและสั้นกว่า

พื้นผิวแม่เหล็กแบบแอคทีฟหันหน้าเข้าหากันผ่านช่องว่างอากาศตามแนวแกน ทำให้เกิดแรงบิดในรัศมีประสิทธิผลที่ค่อนข้างใหญ่

รูปทรงนี้เปลี่ยนวิธีที่มอเตอร์ใช้พื้นที่ในการติดตั้ง

เครื่องจักรที่มีห้องตามแนวแกนจำนวนมากอาจไม่มีเหตุผลที่จะย้ายออกจากมอเตอร์แนวรัศมีแบบธรรมดา

แต่เมื่อความยาวแกนมีจำกัด มอเตอร์รูปจานอาจเปิดตัวเลือกบรรจุภัณฑ์อื่นได้

ทำไมเส้นผ่านศูนย์กลางของมอเตอร์จึงมีความสำคัญต่อแรงบิด

แรงบิดไม่ได้ถูกกำหนดโดยกำลังของมอเตอร์เพียงอย่างเดียว

รัศมีที่แรงแม่เหล็กไฟฟ้ากระทำก็มีความสำคัญเช่นกัน

มอเตอร์แบบฟลักซ์ตามแนวแกนสามารถใช้เส้นผ่านศูนย์กลางแอคทีฟที่ค่อนข้างใหญ่ในขณะที่ทำให้มอเตอร์สั้นในทิศทางตามแนวแกน สิ่งนี้สามารถทำให้สถาปัตยกรรมน่าดึงดูดสำหรับการใช้งานที่ต้องการแรงบิดจำนวนมากโดยไม่ต้องใช้ตัวมอเตอร์ที่ยาว

นั่นไม่ได้หมายความว่ามอเตอร์ฟลักซ์ตามแนวแกนทุกตัวจะสร้างแรงบิดโดยอัตโนมัติมากกว่ามอเตอร์แนวรัศมีทุกตัว

เส้นผ่านศูนย์กลางของมอเตอร์ แรงแม่เหล็ก การออกแบบขดลวด การระบายความร้อน และความเร็ว ล้วนส่งผลต่อผลลัพธ์สุดท้าย

แต่รูปทรงเรขาคณิตทำให้นักออกแบบมีวิธีอื่นในการปรับสมดุลแรงบิดและพื้นที่การติดตั้ง

สิ่งนี้มีความเกี่ยวข้องอย่างยิ่งกับการใช้งานที่ความเร็วต่ำและแรงบิดสูง

เมื่อการทำงานที่ความเร็วต่ำและแรงบิดสูงมีประโยชน์

ระบบอุตสาหกรรมจำนวนมากใช้มอเตอร์ความเร็วสูงร่วมกับกระปุกเกียร์หรือขั้นตอนการลดขนาดเชิงกลอื่นๆ

กระปุกเกียร์จะแปลงความเร็วของมอเตอร์เป็นความเร็วเอาต์พุตที่ต่ำลงและแรงบิดเอาต์พุตที่สูงขึ้น

ในการใช้งานบางประเภท มอเตอร์แม่เหล็กถาวรแบบฟลักซ์ตามแนวแกนสามารถได้รับการออกแบบให้ทำงานใกล้กับความเร็วของเครื่องจักรที่ต้องการมากขึ้น

ซึ่งสามารถลดปริมาณการลดกลไกที่จำเป็น หรือในบางกรณี รองรับการจัดเรียงไดรฟ์ตรง

ตระกูลผลิตภัณฑ์ฟลักซ์ตามแนวแกนและแม่เหล็กถาวรในปัจจุบันของ Jiangnan Electric มีตัวอย่างของจุดปฏิบัติงานประเภทนี้หลายตัวอย่าง

JNPM520-30 มีกำลังอยู่ที่ 30 kW และ 245 rpm ด้วยแรงบิดพิกัด 1,169 N·m ในขณะที่ JNPM520-45 มีกำลังอยู่ที่ 45 kW และ 245 rpm ด้วยแรงบิดพิกัด 1,754 N·m ตระกูลผลิตภัณฑ์เดียวกันยังรวมถึงรุ่นความเร็วสูงกว่า เช่น 7.5 kW JNPM275-7.5 ที่ 1,450 rpm และ 15 kW JNPM275-15 ที่ 3,000 rpm

ช่วงนี้แสดงให้เห็นถึงจุดสำคัญ: เทคโนโลยีฟลักซ์ตามแนวแกนไม่ได้จำกัดอยู่เพียงช่วงความเร็วเดียวหรือการใช้งานเดียว

มอเตอร์ยังต้องได้รับการออกแบบตามข้อกำหนดความเร็วแรงบิดจริง

ตัวอย่างการขับเคลื่อนโดยตรงที่แท้จริง: อุปกรณ์สูบน้ำแบบบีม

การใช้งานจริงอย่างหนึ่งของ Jiangnan Electric คือมอเตอร์ดิสก์แม่เหล็กถาวร JNPM520-45 ที่ใช้ในระบบขับเคลื่อนแบบบีมปั๊ม

การกำหนดค่าที่บันทึกไว้คือ:

• กำลังไฟพิกัด: 45 กิโลวัตต์;
• ความเร็วสูงสุด: 245 รอบต่อนาที;
• แรงบิดสูงสุด: 1,754 นิวตันเมตร;
• แรงดันไฟฟ้า: 380 โวลต์;
• ระดับการป้องกัน: IP55;
• ระบายความร้อน: ระบายความร้อนตามธรรมชาติ;
• การติดตั้ง: แนวนอน;
• การจัดเรียงเพลา: เพลากลวงแบบใช้กุญแจ

ความเร็วในการทำงานต่ำและแรงบิดสูงทำให้สามารถรวมมอเตอร์ได้แตกต่างจากมอเตอร์อุตสาหกรรมความเร็วสูงทั่วไป

ในการใช้งานประเภทนี้ คุณค่าของสถาปัตยกรรมมอเตอร์ดิสก์ไม่ได้เป็นเพียงการที่มอเตอร์ "ล้ำหน้ากว่า" เท่านั้น

ประโยชน์ในทางปฏิบัติมาจากการจับคู่โครงสร้างมอเตอร์เข้ากับระบบขับเคลื่อน

เอกสารประกอบของผลิตภัณฑ์อธิบายโครงสร้างจานเบรกโดยเฉพาะว่ามีมิติแกนสั้น และเหมาะสำหรับการติดตั้งที่พื้นที่แกนจำกัด รวมถึงการเชื่อมต่อโดยตรงกับอุปกรณ์ส่งของหน่วยปั๊ม

ความยาวแกนขนาดกะทัดรัดสามารถเปลี่ยนเค้าโครงของเครื่องจักรได้

ผู้ออกแบบเครื่องจักรมักให้ความสำคัญกับกำลังของมอเตอร์และแรงบิดเป็นอันดับแรก

บางครั้งบรรจุภัณฑ์ทางกายภาพจะกลายเป็นปัญหาในภายหลังเท่านั้น

มอเตอร์ฟลักซ์ตามแนวแกนจะมีประโยชน์เมื่อพื้นที่ว่างมีเส้นผ่านศูนย์กลางค่อนข้างกว้างแต่ถูกจำกัดตามทิศทางของเพลา

ตัวอย่างทั่วไปอาจรวมถึง:

• โมดูลขับเคลื่อนอุตสาหกรรมขนาดกะทัดรัด
• เครื่องจักรขับเคลื่อนโดยตรง
• การปรับปรุงอุปกรณ์
• อุปกรณ์เคลื่อนที่
• เครื่องจักรที่มีความยาวระบบขับเคลื่อนจำกัด

โบรชัวร์มอเตอร์ดิสก์ปัจจุบันของ Jiangnan ประกอบด้วยการกำหนดค่าทางอุตสาหกรรม 7.5 kW ที่ทำงานที่ 1,450 รอบต่อนาที พร้อมด้วยการกำหนดค่าบ่อน้ำมันความเร็วต่ำ 30 kW และ 45 kW โบรชัวร์ระบุตำแหน่งรูปแบบแกนสั้นโดยเฉพาะซึ่งมีประโยชน์สำหรับรูปแบบอุปกรณ์ขนาดกะทัดรัด

จุดสำคัญไม่ใช่ว่าแกนมอเตอร์จะมีขนาดเล็กกว่าเสมอไป

สัดส่วนของมันแตกต่างกันมาก

มอเตอร์ที่มีความกว้างและแบนกว่าสามารถแก้ปัญหาบรรจุภัณฑ์ที่มอเตอร์ทรงกระบอกยาวไม่สามารถทำได้

แล้วประสิทธิภาพล่ะ?

มอเตอร์ฟลักซ์ตามแนวแกนแม่เหล็กถาวรสามารถออกแบบให้มีประสิทธิภาพสูงได้

ทางเดินแม่เหล็กสั้นและการกระตุ้นด้วยแม่เหล็กถาวรสามารถลดการสูญเสียบางอย่างได้เมื่อเปรียบเทียบกับโครงสร้างมอเตอร์ทั่วไปบางรุ่น

อย่างไรก็ตาม ควรประเมินประสิทธิภาพโดยใช้ข้อมูลมอเตอร์จริงและจุดปฏิบัติงานเสมอ

ประสิทธิภาพของมอเตอร์เปลี่ยนแปลงด้วย:

• ความเร็ว;
• โหลด;
• การออกแบบที่คดเคี้ยว
• วัสดุแม่เหล็ก
• ระบายความร้อน;
• การตั้งค่าไดรฟ์

สำหรับผู้ซื้อในภาคอุตสาหกรรม คำถามที่เป็นประโยชน์ไม่ใช่: "มอเตอร์แบบฟลักซ์ตามแนวแกนมีประสิทธิภาพมากกว่าหรือไม่"

คำถามที่ดีกว่าคือ: "มอเตอร์นี้มีประสิทธิภาพเท่าใดที่ความเร็วและโหลดในตำแหน่งที่เครื่องของฉันทำงานตามปกติ"

ความแตกต่างนี้มีความสำคัญเนื่องจากเครื่องจักรจำนวนมากไม่ได้ใช้เวลาส่วนใหญ่ในการทำงานที่พิกัดโหลด 100% พอดี

การพัฒนามอเตอร์ดิสก์ของ Jiangnan ใช้แม่เหล็กถาวรร่วมกับโครงสร้างฟลักซ์ตามแนวแกนและวัสดุแม่เหล็กอ่อนระดับนาโนคริสตัลไลน์ในการออกแบบที่เลือก วัสดุของบริษัทอธิบายถึงวัตถุประสงค์ในการลดการสูญเสียแม่เหล็กและขดลวดในขณะที่ยังคงรักษาโครงสร้างที่กะทัดรัด

อย่างไรก็ตาม สำหรับโครงการจริง ควรยืนยันประสิทธิภาพโดยเทียบกับรุ่นมอเตอร์ที่เฉพาะเจาะจง แทนที่จะใช้หนึ่งเปอร์เซ็นต์กับตระกูลผลิตภัณฑ์ทั้งหมด

มอเตอร์ Axial-Flux จะกำจัดกระปุกเกียร์เสมอหรือไม่?

เลขที่

นี่เป็นอีกประเด็นหนึ่งที่มักถูกทำให้ง่ายเกินไป

มอเตอร์ฟลักซ์ตามแนวแกนสามารถออกแบบสำหรับการทำงานที่ความเร็วต่ำและแรงบิดสูง ซึ่งอาจทำให้สามารถขับเคลื่อนโดยตรงในเครื่องจักรบางเครื่องได้

แต่การกำจัดกระปุกเกียร์ขึ้นอยู่กับความจำเป็น:

• ความเร็วเอาต์พุต
• แรงบิดต่อเนื่อง
• แรงบิดสูงสุด
• ความเฉื่อยของเครื่องจักร
• เงื่อนไขการเริ่มต้น
• พื้นที่ติดตั้งที่มีอยู่
• กลยุทธ์การควบคุมการขับเคลื่อน

หากเครื่องจักรต้องการช่วงความเร็วหรืออัตราทดเกียร์ที่แตกต่างกันมาก กล่องเกียร์อาจยังเป็นทางเลือกที่ดีกว่า

การขับเคลื่อนโดยตรงคือการตัดสินใจในการใช้งาน ไม่ใช่คุณสมบัติอัตโนมัติของดิสก์มอเตอร์ทุกตัว

การออกแบบการระบายความร้อนยังคงมีความสำคัญ

ตัวมอเตอร์สั้นไม่จำเป็นต้องระบายความร้อนอย่างเหมาะสม

แรงบิดสูงหมายถึงโหลดแม่เหล็กไฟฟ้าสูงและความร้อนที่เกิดขึ้นยังคงต้องออกจากมอเตอร์

การออกแบบฟลักซ์ตามแนวแกนสามารถได้ประโยชน์จากพื้นที่ผิวขนาดใหญ่ แต่ประสิทธิภาพเชิงความร้อนที่แท้จริงนั้นขึ้นอยู่กับโครงสร้างภายในและวิธีการทำความเย็น

การใช้งานทางอุตสาหกรรมที่แตกต่างกันอาจใช้การระบายความร้อนตามธรรมชาติ การระบายความร้อนด้วยอากาศบังคับ หรือการระบายความร้อนด้วยของเหลว

กลุ่มผลิตภัณฑ์ในปัจจุบันของ Jiangnan ประกอบด้วยการจัดเตรียมการทำความเย็นที่แตกต่างกันสำหรับการใช้งานมอเตอร์แบบฟลักซ์ตามแนวแกนและแม่เหล็กถาวร แทนที่จะใช้วิธีการทำความเย็นแบบเดียวสำหรับทุกระดับพลังงาน

สำหรับโครงการ OEM จึงต้องพิจารณารอบการทำงานและสภาพแวดล้อมการติดตั้งร่วมกับกำลังไฟพิกัด

Axial Flux ไม่ได้ดีกว่า Radial Flux โดยอัตโนมัติ

มอเตอร์เรเดียลฟลักซ์ยังคงเป็นโซลูชั่นที่เหมาะสมสำหรับเครื่องจักรจำนวนมาก

พวกเขามีกระบวนการผลิตที่ครบถ้วน มีมาตรฐานเฟรมที่กำหนดไว้ มีซัพพลายเออร์ในวงกว้าง และแนวปฏิบัติในการติดตั้งที่เข้าใจกันดี

หากมอเตอร์เรเดียลมาตรฐานมีคุณสมบัติตรงตามความต้องการของเครื่องจักรในด้านขนาด ประสิทธิภาพ แรงบิด ต้นทุน และความน่าเชื่อถือ การเปลี่ยนแปลงสถาปัตยกรรมของมอเตอร์อาจทำให้การพัฒนาที่ไม่จำเป็นเพิ่มขึ้น

ฟลักซ์ตามแนวแกนจะน่าสนใจยิ่งขึ้นเมื่อแอปพลิเคชันมีเหตุผลเฉพาะในการใช้งาน

สาเหตุทั่วไป ได้แก่:

• พื้นที่ติดตั้งตามแนวแกนที่จำกัด
• การทำงานที่ความเร็วต่ำและแรงบิดสูง
• ความสนใจในการขับเคลื่อนโดยตรง
• ต้องการแรงบิดสูงภายในแพ็คเกจขนาดกะทัดรัด
• ข้อจำกัดด้านน้ำหนักหรือบรรจุภัณฑ์
• จำเป็นต้องออกแบบระบบขับเคลื่อนใหม่แทนที่จะเปลี่ยนมอเตอร์มาตรฐานที่มีอยู่

ด้วยเหตุนี้เครื่องจึงควรมาก่อน

OEM ควรจัดเตรียมอะไรบ้างก่อนเลือก Axial-Flux Motor?

คำขอเช่น "เราต้องการมอเตอร์ฟลักซ์ตามแนวแกน 30 kW" เป็นจุดเริ่มต้นที่มีประโยชน์ แต่ยังไม่เพียงพอสำหรับการเลือกขั้นสุดท้าย

สำหรับโครงการอุตสาหกรรม ข้อมูลต่อไปนี้มีประโยชน์มากกว่า:

• กำลังไฟพิกัด;
• ความเร็วสูงสุด;
• แรงบิดต่อเนื่อง
• แรงบิดสูงสุดที่ต้องการ
• แรงดันไฟฟ้า;
• ช่วงความเร็วการทำงาน
• รอบการทำงาน;
• ลักษณะการรับน้ำหนัก
• ขนาดเพลา
• วิธีการติดตั้ง
• เส้นผ่านศูนย์กลางมอเตอร์สูงสุดที่มีอยู่
• ความยาวแกนสูงสุดที่อนุญาต
• สภาพความเย็น
• อุณหภูมิแวดล้อม
• ข้อกำหนดการป้องกัน
• ข้อมูลไดรฟ์หรืออินเวอร์เตอร์

สำหรับเครื่องจักรที่มีอยู่ ภาพถ่าย ป้ายชื่อมอเตอร์ และแบบเขียนแบบเชิงกล สามารถทำให้กระบวนการคัดเลือกสั้นลงได้อย่างมาก

สำหรับการแปลงระบบขับเคลื่อนโดยตรง ข้อมูลเกี่ยวกับกระปุกเกียร์ที่มีอยู่และความเร็วเอาต์พุตสุดท้ายก็มีความสำคัญเช่นกัน

ตัวเลือกมอเตอร์ฟลักซ์ตามแนวแกนของ Jiangnan Electric

ปัจจุบัน Hangzhou Jiangnan Electric Motor Co., Ltd. จำหน่ายมอเตอร์ไฟฟ้าแบบฟลักซ์ตามแนวแกน, PMSM แบบธรรมดา และแพลตฟอร์มมอเตอร์แม่เหล็กถาวรอื่นๆ สำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรม

ตระกูล JNPM ในปัจจุบันครอบคลุมทั้งจุดการทำงานที่ความเร็วต่ำ แรงบิดสูง และความเร็วสูงกว่า ตัวอย่างได้แก่:

ควรเลือกมอเตอร์จากความต้องการของเครื่องจักรจริง แทนที่จะเลือกจากกำลังเพียงอย่างเดียว

สำหรับโครงการพัฒนาและดัดแปลง OEM Jiangnan Electric สามารถตรวจสอบความเร็ว แรงบิด โครงสร้างการติดตั้ง ระบบขับเคลื่อน และอินเทอร์เฟซทางกลของลูกค้า ก่อนที่จะแนะนำการกำหนดค่าที่เหมาะสม

เลือกสถาปัตยกรรมมอเตอร์รอบๆ เครื่อง

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างมอเตอร์แบบฟลักซ์ตามแนวแกนและแบบแนวรัศมีไม่ได้เป็นเพียงรูปร่างเท่านั้น

รูปทรงแม่เหล็กไฟฟ้าที่แตกต่างกันจะเปลี่ยนวิธีการบรรจุมอเตอร์และวิธีการพัฒนาแรงบิดภายในแพ็คเกจนั้น

สำหรับเครื่องจักรทั่วไปที่มีการติดตั้งแบบมาตรฐานและพื้นที่ติดตั้งจำนวนมาก มอเตอร์แบบฟลักซ์แนวรัศมีอาจยังคงเป็นตัวเลือกที่เหมาะสมที่สุด

สำหรับเครื่องจักรที่ความยาวแกน แรงบิดความเร็วต่ำ หรือการลดความซับซ้อนของระบบขับเคลื่อน มอเตอร์แบบฟลักซ์ตามแนวแกนอาจเป็นทางเลือกที่มีประโยชน์

การตัดสินใจที่ดีที่สุดเริ่มต้นที่เครื่องจักร: แรงบิดที่ต้องการ → ความเร็วที่ต้องการ → พื้นที่ว่าง → ระบบขับเคลื่อน → รอบการทำงาน → การระบายความร้อน → สถาปัตยกรรมของมอเตอร์

เมื่อเงื่อนไขเหล่านั้นชัดเจน จะง่ายขึ้นมากในการตัดสินใจว่าดิสก์มอเตอร์มีประโยชน์จริงหรือแตกต่างเพียงไร

Hangzhou Jiangnan Electric Motor Co., Ltd. | www.jnelectricmotor.com

ข้อสงวนสิทธิ์

ข้อมูลในบทความนี้มีไว้เพื่อการอ้างอิงทั่วไปเท่านั้น ข้อมูลจำเพาะของผลิตภัณฑ์ ประสิทธิภาพ ตัวเลือกการกำหนดค่า และความเหมาะสมต้องได้รับการประเมินโดยละเอียดสำหรับการใช้งานที่ต้องการและสภาพการทำงานจริง ก่อนที่จะเลือก ซื้อ หรือใช้ผลิตภัณฑ์ โปรดยืนยันรายละเอียดที่เกี่ยวข้องกับ Jiangnan Electric และดูเอกสารทางเทคนิคที่เกี่ยวข้องและข้อกำหนดเฉพาะที่ตกลงกัน บทความนี้ไม่ได้แทนที่คำแนะนำเฉพาะผลิตภัณฑ์หรือการประเมินทางวิศวกรรมมืออาชีพ