Per velocizzare il progetto, è possibile etichettare le pile di laminazione con dettagli quali tolleranza, materiale, finitura superficiale, se è necessario o meno un isolamento ossidato, quantitàe altro ancora.
Questo articolo vi presenterà due tipi di motori elettrici. Uno è il motore a flusso assiale. L'altro è il motore a flusso radiale. Entrambi fanno girare gli oggetti. Ma funzionano in modo molto diverso. Perché dovreste leggere questo articolo? Perché se si conoscono questi tipi di motori, si possono fare scelte intelligenti. Forse state costruendo qualcosa di bello. O forse vi piace semplicemente sapere come funzionano le cose. Vi mostrerò cosa rende speciale ogni motore. Analizzeremo il design del motore. Scopriremo le differenze nel modo in cui avviene la magia magnetica in ogni motore. Scopriamo quale potrebbe essere il migliore per voi!
Un motore a flusso assiale è un po' come una frittella piatta. Anche le parti interne di questo motore a flusso assiale sono piatte. La parte che gira si chiama rotore. La parte che rimane ferma si chiama statore. In un motore a flusso assiale, la potenza magnetica, o flusso assiale, va dritta lungo la linea dell'asse del motore. Si pensi all'asse come al bastone al centro di una ruota. In un motore a flusso assiale, i dischi piatti dello statore e del rotore sono affiancati. La forza magnetica agisce in modo rettilineo, perpendicolarmente ai dischi.
Perché questo motore a flusso assiale è speciale? La sua forma piatta è fondamentale. Questo motore a flusso assiale può essere molto sottile. Ciò significa che può essere inserito in spazi ristretti. Lo statore di un motore a flusso assiale è spesso costituito da bobine di filo di rame. Questi fili e le parti del magnete creano un forte campo magnetico. Questo campo fa girare il rotore. Questo tipo di motore può essere molto potente. Scopriremo le differenze quando lo confronteremo con un altro motore. Il potenziale dei motori a flusso assiale è enorme.
Parliamo ora del motore a flusso radiale. Questo tipo è quello che la maggior parte di noi conosce. È stato lo standard per decenni. Pensate alla forma di una lattina. Questo è spesso l'aspetto di un motore a flusso radiale. Questo tipo di motore a flusso radiale è comune. Anch'esso ha uno statore e un rotore. Ma in questa macchina il flusso magnetico si sposta dal centro. Si muove come i raggi di una ruota, in senso radiale. Questo flusso radiale è diverso da quello assiale.
Questo tradizionale motore a flusso radiale è molto comune. Questo motore è presente in molti oggetti. Lo statore di un motore a flusso radiale ha spesso una forma cilindrica. Il suo percorso di flusso radiale è fondamentale. È dotato di fessure per gli avvolgimenti in rame. Il rotore ruota all'interno dello statore. Le forze magnetiche spingono e tirano per farlo funzionare. È buono, ma può essere lungo. A volte abbiamo bisogno di un motore più corto. Le macchine a flusso radiale sono molto comuni.
Vediamo come si muove l'energia magnetica. Questo è il percorso del flusso magnetico. In un motore a flusso assiale, il flusso magnetico scorre assialmente attraverso lo statore. Ciò significa che percorre la lunghezza dell'asse del motore. Immaginate che passi da una lastra piatta all'altra. Questo percorso è breve e diretto. Questo può renderlo molto forte per le sue dimensioni. Il campo magnetico è fondamentale per questo motore a flusso assiale.
Si pensi ora al motore a flusso radiale. In questo caso, il flusso magnetico scorre radialmente. Va dall'interno all'esterno, o dall'esterno all'interno, attraverso il traferro tra statore e rotore. Il percorso del flusso magnetico è diverso nel motore a flusso radiale. Viaggia intorno al motore, in un certo senso circonferenzialmente, attraverso il nucleo dello statore e il giogo. È così che funziona la maggior parte dei motori elettrici che vediamo tutti i giorni. Le macchine a flusso radiale funzionano bene. Questo mostra la chiara differenza tra flusso assiale e radiale.
Diamo un'occhiata all'interno di questi motori. Lo statore è una parte molto importante. In un motore a flusso assiale, lo statore è spesso un disco. Contiene i fili. Questi fili possono essere avvolti in rame, compresi gli avvolgimenti a forcina. I magneti, spesso permanenti, si trovano sui dischi del rotore. I rotori e gli statori si fronteggiano. La forza elettromagnetica è molto forte tra loro. Può avere uno statore e due rotori, oppure due statori e un rotore. Questa topologia può cambiare per un motore a flusso assiale.
In un motore a flusso radiale, lo statore è solitamente un anello. Questa costruzione a flusso radiale è tipica. Ha delle fessure, o denti di statore, tagliati al suo interno. I fili di rame entrano in queste fessure. Il rotore, con il suo magnete o le sue bobine, gira all'interno dell'anello dello statore. Il magnete sul rotore ha poli nord e sud. L'attrazione magnetica avviene attraverso il piccolo spazio. Il modo in cui il magnete è posizionato sul rotore è fondamentale per questo dispositivo. Si tratta di una macchina comune.
Sì, il design del motore a flusso assiale è piuttosto speciale. La sua forma piatta rende diverso il design del motore. Poiché in un motore a flusso assiale la potenza magnetica scorre lungo l'asse, le parti possono essere rese piatte. Ciò significa che può avere una lunghezza assiale ridotta. Questo è un vantaggio per la realizzazione di un motore compatto. Il progetto richiede un'attenta riflessione sulle forze esercitate dal forte magnete. Queste forze vogliono tirare insieme le parti piatte del motore a flusso assiale.
Questo design del motore significa anche che a volte possiamo usare meno materiale. Per la struttura dello statore potrebbe non essere necessario tanto ferro pesante. Alcuni progetti di motori a flusso assiale utilizzano polvere di metallo. Le caratteristiche e le prestazioni dipendono molto da questo specifico design del motore. È un aspetto fondamentale dell'ingegneria elettrica. L'obiettivo è un motore ad alte prestazioni. Il flusso assiale stesso definisce gran parte del motore.
Potreste aver sentito parlare di una cosa chiamata SMC. SMC è l'acronimo di soft magnetic composite. Questo materiale è composto da particelle di ferro ferromagnetico in polvere. Ogni piccolo pezzo di ferro è rivestito da uno strato che lo isola. Questo è utile per realizzare parti di un motore, come lo statore. L'uso dell'SMC ci permette di realizzare forme complesse, non solo semplici forme bidimensionali. Questo è più difficile con l'acciaio elettrico laminato tradizionale.
Perché utilizzare un composito magnetico morbido in un motore a flusso assiale? L'SMC può contribuire a guidare molto bene la potenza magnetica. Può rendere il motore più leggero. Può anche contribuire a ridurre alcune perdite di energia nel motore. Per un motore a flusso assiale, dove il percorso magnetico può essere complicato, l'SMC è una buona scelta. Questo materiale aiuta a costruire una macchina a flusso assiale migliore. L'uso di SMC è uno dei vantaggi dei tipi a flusso assiale. Lo statore beneficia di questo materiale magnetico.
Quali sono i vantaggi di un motore a flusso assiale? Una cosa importante è la sua forma. È piatto e largo, non lungo e sottile. Il diametro esterno può essere grande. Ciò significa una lunghezza assiale inferiore. Questa struttura compatta è ottima quando lo spazio è ridotto. Pensate di inserire un motore in una ruota. Un tipo a flusso assiale può adattarsi bene. Spesso ha una coppia elevata. Una coppia elevata significa una forte potenza di torsione del magnete e dello statore. Questo tipo di motore a flusso assiale ne è spesso dotato.
Un altro vantaggio dei motori a flusso assiale è la densità di potenza. L'alta densità di potenza significa che si ottiene una grande potenza per le sue dimensioni e il suo peso. Possono anche avere un'efficienza più elevata. Ciò significa meno energia sprecata. Il percorso magnetico è breve, il che aiuta. Questo può ridurre gli effetti finali e risparmiare il rame degli avvolgimenti. Per alcune applicazioni EV, questi motori offrono un buon potenziale. Il potenziale dei motori a flusso assiale è molto interessante per nuovi tipi di macchine, persino per un generatore. Questa tecnologia a flusso assiale è in crescita.
Sì, un motore a flusso radiale può ancora essere un'ottima scelta. Queste macchine esistono da molto, molto tempo. Sappiamo come costruirle bene. Spesso sono più economiche da produrre. Per molti lavori, un motore a flusso radiale funziona benissimo. Il principio del flusso radiale è valido. Questo tipo di motore è stato lo standard per decenni per buone ragioni. È una macchina forte e affidabile.
Il design del motore a flusso radiale è ben noto. Questo approccio a flusso radiale è affidabile. La realizzazione del statore con laminazione è un modo comune. Questo design gestisce abbastanza bene anche il calore, la parte termica. Se non avete bisogno di un motore super piatto o della massima potenza di torsione per le sue dimensioni, i motori radiali possono essere perfetti. Sono utilizzati in moltissimi settori, dai ventilatori alle grandi macchine. Questi motori elettrici sono cavalli di battaglia. Il design a flusso radiale è collaudato.
Quando si parla di potenza, spesso si intende la quantità di lavoro che una macchina può svolgere. Un tipo a flusso assiale può fornire una coppia molto elevata. Si tratta di una forte forza di rotazione. Poiché possono essere larghi, possono avere un'ampia area di lavoro per le parti magnetiche. Questo approccio a flusso assiale è forte. Ciò consente di ottenere una coppia maggiore. Il campo magnetico di questi motori è forte. Questo tipo di motore è spesso a magneti permanenti. Ogni magnete è utile e a volte utilizza materiali di terre rare per una maggiore potenza.
Anche un motore a magneti permanenti a flusso radiale è forte. Molte auto elettriche ad alta potenza utilizzano questo tipo di macchina. Può essere costruito per fornire molta potenza e una buona velocità. Se li si confronta, un tipo a flusso assiale ha spesso una migliore densità di coppia. Questa elevata densità di coppia è un vantaggio, soprattutto rispetto ai motori a flusso radiale di potenza simile. Questo è un grande motivo di interesse per le macchine a flusso assiale e per il loro specifico percorso a flusso assiale. Anche il design specifico del motore elettrico è molto importante. Anche il percorso del flusso radiale in un motore a magneti permanenti a flusso radiale è efficiente.
Questa è la grande domanda: flusso assiale vs flusso radiale, quale macchina scegliere? Dipende da cosa dovete fare con il vostro motore. Avete bisogno di un motore molto piatto? È importante il peso ridotto? È indispensabile una coppia elevata? In caso affermativo, un motore a flusso assiale potrebbe fare al caso vostro. Il percorso del flusso assiale in un motore a flusso assiale è fondamentale. Questo tipo di flusso assiale funziona bene per l'elettrificazione in nuove aree. Molti guardano a questo tipo di motore a flusso assiale per cose come i droni o persino le turbine eoliche come generatore. Il design a flusso assiale è ottimo in questo caso.
Tuttavia, se il costo è una preoccupazione importante o se avete bisogno di una macchina facile da produrre in grandi quantità, il motore a flusso radiale tradizionale è spesso una scelta sicura. Questi motori a flusso radiale sono ben noti. La scelta del motore dipende anche da altri fattori. Pensate a come verrà raffreddato (gestione termica). Pensate alle velocità a cui deve funzionare. Molti sono un tipo di motore BLDC. Esistono molte opzioni di motori sincroni. La via del flusso radiale è collaudata.
Per il vostro specifico progetto di motore elettrico, elencate ciò che è più importante. È la compattezza? L'efficienza energetica? La potenza totale in KW? Sia i motori a flusso assiale che quelli a flusso radiale hanno il loro posto. La macchina migliore è quella che si adatta alle vostre esigenze. Forse si tratta di un tipo a flusso assiale. O forse un tipo a flusso radiale. Alcuni nuovi progetti cercano addirittura di mescolare le idee di entrambi i tipi di motori. Ad esempio, alcuni motori assiali utilizzano vari tipi di rame. Esistono molti tipi di avvolgimenti in rame, compresi gli avvolgimenti a spirale, che contribuiscono ad aumentare le prestazioni. I vari tipi di avvolgimenti in rame vengono scelti con cura. È fondamentale comprendere le differenze di caratteristiche e prestazioni di ciascuna topologia di motore. Potreste persino trovare un brevetto per una nuova idea di motore! Il motore a flusso assiale continua a evolversi.
Per velocizzare il progetto, è possibile etichettare le pile di laminazione con dettagli quali tolleranza, materiale, finitura superficiale, se è necessario o meno un isolamento ossidato, quantitàe altro ancora.
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