Axialflussmotor vs. Radialflussmotor: Welcher Motor gewinnt?

In diesem Artikel werden Sie zwei Arten von Elektromotoren kennenlernen. Der eine ist der Axialflussmotor. Der andere ist der Radialflussmotor. Beide bringen Dinge zum Drehen. Aber sie funktionieren auf sehr unterschiedliche Weise. Warum sollten Sie das lesen? Weil du, wenn du diese Motortypen verstehst, eine kluge Wahl treffen kannst. Vielleicht bauen Sie gerade etwas Cooles. Oder vielleicht willst du einfach nur wissen, wie etwas funktioniert. Ich werde dir zeigen, was jeden Motor besonders macht. Wir werden uns die Motorkonstruktion ansehen. Wir werden die Unterschiede entdecken, wie die magnetische Magie in jedem Motor funktioniert. Lass uns herausfinden, welcher Motor besser für dich ist!

Was ist ein Axialflussmotor überhaupt?

Eine Axialflussmotor ist ein bisschen wie ein flacher Pfannkuchen. Die Teile im Inneren dieses Axialflussmotors sind ebenfalls flach. Der sich drehende Teil wird Rotor genannt. Der Teil, der stillsteht, wird Stator genannt. Bei einem Axialflussmotor verläuft die magnetische Kraft, der Axialfluss, gerade entlang der Achse des Motors. Stellen Sie sich eine Achse wie den Stab in der Mitte eines Rades vor. Bei einem Axialflussmotor liegen die flachen Stator- und Rotorscheiben nebeneinander. Die Magnetkraft wirkt gerade und senkrecht zu den Scheiben.

Warum ist dieser Axialflussmotor also etwas Besonderes? Seine flache Form ist eine große Sache. Dieser Axialflussmotor kann sehr dünn sein. Das bedeutet, dass er an engen Stellen eingebaut werden kann. Der Stator eines Axialflussmotors besteht häufig aus Kupferdrahtspulen. Diese Drähte und die Magnetteile erzeugen ein starkes Magnetfeld. Dieses Feld bringt den Rotor zum Drehen. Dieser Typ kann sehr stark sein. Wir werden die Unterschiede entdecken, wenn wir ihn mit einem anderen Motor vergleichen. Das Potenzial von Axialflussmotoren ist enorm.

Und was ist mit einem Radialflussmotor?

Lassen Sie uns nun über den Radialflussmotor sprechen. Diese Art kennen die meisten von uns. Er ist seit Jahrzehnten der Standard. Stellen Sie sich eine Dosenform vor. So sieht ein Radialflussmotor oft aus. Diese Radialflussausführung ist weit verbreitet. Er hat ebenfalls einen Stator und einen Rotor. Aber bei dieser Maschine bewegt sich der magnetische Fluss von der Mitte aus. Er bewegt sich wie die Speichen eines Rades in radialer Richtung. Dieser radiale Fluss unterscheidet sich von der axialen Flussrichtung.

Dieser traditionelle Radialflussmotor ist sehr verbreitet. Sie finden diesen Motor in vielen Dingen. Der Stator eines Radialflussmotors hat oft eine zylindrische Form. Sein radialer Flussweg ist entscheidend. Er hat Schlitze für Kupferwicklungen. Der Rotor dreht sich in diesem Stator. Die magnetischen Kräfte schieben und ziehen, damit er funktioniert. Er ist gut, aber er kann lang sein. Manchmal brauchen wir einen kürzeren Motor. Radialflussmaschinen sind sehr verbreitet.

Wie fließt die magnetische Magie? Axiale vs. radiale Flusspfade.

Schauen wir uns an, wie sich die magnetische Kraft bewegt. Dies ist der Weg des magnetischen Flusses. In einem Axialflussmotor fließt der magnetische Fluss axial durch den Stator. Das bedeutet, dass er entlang der Achse des Motors fließt. Stellen Sie sich vor, er geht von einer flachen Platte zur anderen. Dieser Weg ist kurz und direkt. Dadurch kann er für seine Größe sehr stark sein. Das Magnetfeld ist der Schlüssel zu diesem Axialflussmotor.

Denken Sie nun an den Radialflussmotor. Hier fließt der magnetische Fluss in radialer Richtung. Er fließt von innen nach außen oder von außen nach innen über den Luftspalt zwischen dem Stator und dem Rotor. Dieser Weg des magnetischen Flusses ist beim Radialflussmotor anders. Er wandert gewissermaßen um den Motor herum, durch den Statorkern und das Joch. So funktionieren die meisten Elektromotoren, die wir jeden Tag sehen. Diese Flussmaschinen funktionieren gut. Dies zeigt den klaren Unterschied zwischen axialem und radialem Fluss.

Was ist da drin? Ein Blick auf den Stator und den Magnetaufbau.

Werfen wir einen Blick ins Innere dieser Motoren. Der Stator ist ein sehr wichtiger Teil. Bei einem Axialflussmotor ist der Stator oft eine Scheibe. Auf ihr befinden sich die Drähte. Diese Drähte können aus Kupferwicklungen bestehen, auch aus Haarnadelwicklungen. Die Magnetteile, oft Permanentmagnete, befinden sich auf den Rotorscheiben. Diese Rotoren und Statoren stehen sich gegenüber. Die elektromagnetische Kraft ist zwischen ihnen sehr stark. Er kann einen Stator und zwei Rotoren oder zwei Statoren und einen Rotor haben. Diese Topologie kann sich bei einem Axialflussmotor ändern.

Bei einem Radialflussmotor ist der Stator normalerweise ein Ring. Diese Radialflusskonstruktion ist typisch. In den Stator sind Schlitze oder Statorzähne geschnitten. Die Kupferdrähte werden in diese Schlitze eingeführt. Der Rotor mit seinem Magneten oder seinen eigenen Spulen dreht sich in diesem Statorring. Der Magnet auf dem Rotor hat Nord- und Südpole. Die magnetische Anziehung erfolgt über den kleinen Spalt. Die Art und Weise, wie der Magnet auf dem Rotor platziert ist, ist für dieses Gerät entscheidend. Dies ist eine gewöhnliche Maschine.

Ist die Konstruktion von Axialflussmotoren ganz anders?

Ja, der Axialflussmotor ist eine ganz besondere Konstruktion. Durch seine flache Form unterscheidet sich die Konstruktion des Motors. Da die Magnetkraft bei einem Axialflussmotor entlang der Achse verläuft, können die Teile flach ausgeführt werden. Das bedeutet, dass er eine kurze axiale Länge haben kann. Das ist gut, um einen kompakten Motor zu bauen. Bei der Konstruktion müssen die Kräfte, die von dem starken Magneten ausgehen, sorgfältig berücksichtigt werden. Diese Kräfte wollen die flachen Teile des Axialflussmotors zusammenziehen.

Diese Motorkonstruktion bedeutet auch, dass wir manchmal weniger Material verwenden können. Für die Statorstruktur benötigen wir möglicherweise nicht so viel schweres Eisen. Bei einigen Axialflussmotoren wird Metallpulver verwendet. Die Eigenschaften und die Leistung hängen stark von dieser speziellen Motorkonstruktion ab. Es ist ein wichtiger Teil der Elektrotechnik, dies richtig zu machen. Das Ziel ist ein Hochleistungsmotor. Der Axialfluss selbst bestimmt einen Großteil des Motors.

Warum spricht man bei diesen Motoren von weichmagnetischen Verbundwerkstoffen (SMC)?

Vielleicht haben Sie schon einmal etwas von SMC gehört. SMC steht für Soft Magnetic Composite. Dieses Material wird aus ferromagnetischen Eisenpulverteilchen hergestellt. Jedes winzige Eisenstück ist mit einem Mantel versehen, der es isoliert. Dies ist nützlich für die Herstellung von Motorenteilen, wie dem Stator. Mit SMC können wir komplexe Formen herstellen, nicht nur einfache 2-dimensionale Formen. Dies ist bei herkömmlichem laminiertem Elektrostahl schwieriger.

Warum ein weichmagnetischer Verbundwerkstoff in einem Axialflussmotor? Nun, SMC kann die Magnetkraft sehr gut leiten. Es kann den Motor leichter machen. Es kann auch dazu beitragen, einige Energieverluste im Motor zu reduzieren. Für einen Axialflussmotor, bei dem der magnetische Pfad kompliziert sein kann, ist SMC eine gute Wahl. Mit diesem Material lässt sich eine bessere Axialflussmaschine bauen. Die Verwendung von SMC ist einer der Vorteile von Axialflussmotoren. Der Stator profitiert von diesem magnetischen Material.

Was sind die großen Vorteile von Axialflussmotoren?

Was sind also die großen Vorteile eines Axialflussmotors? Ein wichtiger Punkt ist seine Form. Er ist flach und breit, nicht lang und dünn. Der Außendurchmesser kann groß sein. Das bedeutet eine kürzere axiale Länge. Diese kompakte Struktur ist ideal, wenn der Platz knapp ist. Stellen Sie sich vor, Sie bauen einen Motor in ein Rad ein. Ein Axialflussmotor kann gut passen. Er hat oft ein hohes Drehmoment. Ein hohes Drehmoment bedeutet eine starke Verwindungskraft des Magneten und des Stators. Dieser Axialflussmotor hat das oft.

Ein weiterer Pluspunkt für Axialflussmotoren ist die Leistungsdichte. Diese hohe Leistungsdichte bedeutet, dass man viel Leistung für seine Größe und sein Gewicht erhält. Sie können auch einen höheren Wirkungsgrad haben. Das bedeutet, dass weniger Energie verschwendet wird. Der magnetische Pfad ist kurz, was hilfreich ist. Dies kann die Auswirkungen auf das Ende reduzieren und Kupfer für die Wicklung einsparen. Für einige EV-Anwendungen bieten diese Motoren ein gutes Potenzial. Das Potenzial von Axialflussmotoren ist sehr interessant für neue Maschinentypen, sogar für einen Generator. Diese Axialfluss-Technologie ist auf dem Vormarsch.

Kann ein Radialflussmotor noch eine gute Wahl sein?

Ja, ein Radialflussmotor kann immer noch eine gute Wahl sein. Diese Maschinen gibt es schon seit langer, langer Zeit. Wir wissen, wie man sie gut herstellt. Sie sind oft billiger in der Herstellung. Für viele Aufgaben ist ein Radialflussmotor genau das Richtige. Das Prinzip des Radialflusses ist solide. Dieser Typ ist aus guten Gründen seit Jahrzehnten der Standard. Es ist ein starkes und zuverlässiges Gerät.

Die Konstruktion von Radialflussmotoren ist gut bekannt. Dieser Radialflussansatz ist zuverlässig. Die Herstellung der Stator mit Lamellen ist eine gängige Methode. Diese Konstruktion kommt auch mit der Hitze, dem thermischen Teil, gut zurecht. Wenn Sie keinen superflachen Motor oder die höchste Drehkraft für seine Größe benötigen, können Radialmotoren perfekt sein. Sie werden in so vielen Dingen eingesetzt, von Ventilatoren bis hin zu großen Maschinen. Diese Elektromotoren sind Arbeitstiere. Das Radialflussdesign ist bewährt.

Welcher Motor liefert mehr Leistung? Axialfluss- oder Radialfluss-Dauermagnetmotor?

Wenn wir von Leistung sprechen, meinen wir oft, wie viel Arbeit eine Maschine verrichten kann. Eine Maschine mit Axialfluss kann ein sehr hohes Drehmoment erzeugen. Das ist eine starke Drehkraft. Da sie breit sein können, haben sie eine große Arbeitsfläche für die Magnetteile. Dieser Axialfluss ist stark. Dies trägt zu einem höheren Drehmoment bei. Das Magnetfeld in diesen Motoren ist sehr stark. Bei diesem Typ handelt es sich oft um eine Permanentmagnetkonstruktion. Jeder Magnet trägt dazu bei, und manchmal werden für mehr Leistung Seltene Erden verwendet.

Ein Radialfluss-Permanentmagnetmotor ist ebenfalls stark. Viele leistungsstarke Elektroautos verwenden diese Art von Maschine. Er kann so gebaut werden, dass er viel Leistung und eine gute Geschwindigkeit liefert. Im Vergleich dazu hat ein Axialflussmotor oft eine bessere Drehmomentdichte. Diese hohe Drehmomentdichte ist ein Vorteil, insbesondere im Vergleich zu Radialflussmotoren mit ähnlicher Leistung. Dies ist ein wichtiger Grund für das Interesse an Axialflussmaschinen und ihrem speziellen Axialflusspfad. Auch die spezifische Konstruktion des Elektromotors spielt eine große Rolle. Der radiale Flussweg in einem Radialfluss-Permanentmagnetmotor ist ebenfalls effizient.

Also, Axialfluss- oder Radialflussmotor: Welchen sollte ich für meine Elektromotorenkonstruktion wählen?

Das ist die große Frage: Axialfluss oder Radialfluss, welche Maschine soll man wählen? Das hängt davon ab, was Sie mit Ihrem Motor erreichen wollen. Brauchen Sie einen sehr flachen Motor? Ist ein geringes Gewicht sehr wichtig? Ist ein hohes Drehmoment ein Muss? Wenn ja, könnte ein Axialflussmotor für Sie der richtige sein. Der axiale Flussweg in einem Axialflussmotor ist der Schlüssel. Dieser Axialflussmotor eignet sich gut für die Elektrifizierung in neuen Bereichen. Viele sehen diesen Axialflussmotortyp für Dinge wie Drohnen oder sogar Windturbinen als Generator an. Das Axialflussdesign ist hier gut geeignet.

Wenn jedoch die Kosten eine große Rolle spielen oder wenn Sie eine Maschine benötigen, die sich leicht in großen Stückzahlen herstellen lässt, ist der traditionelle Radialflussmotor oft eine sichere Wahl. Diese Radialflussmotoren sind weithin bekannt. Die Wahl des Motors hängt auch von anderen Faktoren ab. Denken Sie daran, wie er gekühlt werden soll (Wärmemanagement). Denken Sie an die Geschwindigkeiten, mit denen er laufen muss. Viele sind eine Art BLDC-Motor. Es gibt viele Optionen für Synchronmotoren. Die Radialflussvariante wird getestet.

Listen Sie auf, was für Ihre spezifische Elektromotorenkonstruktion am wichtigsten ist. Ist es die kompakte Größe? Ist es die Energieeffizienz? Ist es die Gesamtleistung in Kilowatt? Sowohl Axialfluss- als auch Radialflussmotoren haben ihre Berechtigung. Die beste Maschine ist die, die Ihren Anforderungen entspricht. Vielleicht ist es ein Axialflussmotor. Oder vielleicht ein Radialflussmotor. Einige neue Konstruktionen versuchen sogar, Ideen aus beiden Motortypen zu kombinieren. Bei einigen Axialmotoren werden zum Beispiel verschiedene Kupfersorten verwendet. Es gibt viele Arten von Kupferwicklungen, darunter auch Haarnadelwicklungen, die die Leistung erhöhen. Diese verschiedenen Arten von Kupferwicklungen werden sorgfältig ausgewählt. Es ist wichtig, die Unterschiede in den Merkmalen und der Leistung der einzelnen Motortopologien zu kennen. Vielleicht finden Sie sogar ein Patent für eine neue Motoridee! Der Axialflussmotor entwickelt sich ständig weiter.