軸流モーター対ラジアル磁束モーター：どちらが勝つか？

この記事では、2種類の電気モーターを紹介する。ひとつは軸流モータ。もうひとつはラジアル磁束モーターである。どちらも物を回転させます。しかし、その仕組みはまったく異なります。なぜこれを読む必要があるのか？これらのモーターを理解すれば、賢い選択ができるからです。もしかしたら、あなたは何かクールなものを作っているかもしれない。あるいは、ものの仕組みを知るのが好きなだけかもしれない。それぞれのモーターの特徴を紹介します。モーターの設計を見ていきます。それぞれのモーターでどのように磁気マジックが起こるのか、その違いを発見します。どれがあなたにとってより良いものかを見つけましょう！

軸流モーターとは？

アン 軸流モータ は平らなパンケーキのようなものだ。この軸流モーター内部の部品も平らだ。回転する部分はローターと呼ばれる。静止している部分はステーターと呼ばれる。軸流モータでは、磁力（軸流磁束）はモータの軸線に沿ってまっすぐに進みます。車軸とは、車輪の真ん中にある棒のようなものだと考えてください。軸流モータでは、平らなステータとロータのディスクが並んでいる。磁力はディスクに対して垂直に、まっすぐ横切るように作用する。

では、なぜこのアキシャル・フラックス・モーターが特別なのか？その扁平な形状が大きい。このアキシャル・フラックス・モーターは非常に薄くできる。つまり、狭い場所にもフィットできるのだ。アキシャル・フラックス・モーターのステーターには、多くの場合、銅線のコイルがあります。これらのワイヤーと磁石部品が強い磁場を作り出します。この磁場がローターを回転させる。このタイプは強力です。別のモーターと比較することで、その違いがわかるだろう。軸流モーターの可能性は大きい。

ラジアル・フラックス・モーターについては？

さて、ラジアル・フラックス・モーターについて話そう。私たちの多くが知っているのはこの種類だ。何十年もの間、標準となっている。缶の形を思い浮かべてください。ラジアル・フラックス・モーターはよくそのような形をしています。このラジアル磁束設計は一般的です。このモーターにもステーターとローターがあります。しかし、この機械では磁束が中心から外に移動する。車輪のスポークのように放射状に動くのです。このラジアル磁束は、アキシャル磁束とは異なります。

この伝統的なラジアル・フラックス・モーターは非常に一般的だ。このモーターはいろいろなものに使われている。ラジアル・フラックス・モーターのステーターは円筒形であることが多い。ラジアル磁束の経路が鍵となります。銅巻線用のスロットがあります。ローターはこのステーターの中で回転します。磁力が押したり引いたりすることで動く。良いモーターですが、長くなります。もっと短いモーターが必要なこともある。ラジアル・フラックス・マシンは非常に一般的です。

磁気マジックはどのように流れるのか？軸方向と半径方向の磁束経路。

磁力の動きを見てみよう。これが磁束の通り道です。軸流モータでは、磁束はステータを軸方向に流れる。つまり、モーターの軸の長さに沿って流れるのです。磁束が平らな板から別の板へ流れるのを想像してください。この経路は短く、直接的です。そのため、大きさの割に非常に強力なモーターになります。この軸方向磁束モーターでは、磁場が鍵となる。

次に、ラジアル・フラックス・モーターについて考えてみよう。ここでは、磁束は放射状に流れる。ステーターとローターの間のエアギャップを横切って、内側から外側へ、あるいは外側から内側へ向かいます。この磁束の経路はラジアル磁束モーターでは異なる。ステーターコアとヨークを通り、ある意味で円周方向にモーターの周囲を回る。これが、私たちが毎日目にしているほとんどの電気モーターの仕組みです。このようなフラックス・モーターはうまく機能する。これは、軸方向磁束と半径方向磁束の明確な違いを示している。

中身は？ステーターとマグネットのセットアップ。

モーターの内部を覗いてみよう。ステーターは非常に重要な部品である。軸流モータでは、ステータは多くの場合円板である。これはワイヤーを保持する。これらのワイヤは、ヘアピン巻線を含む銅巻線であることがあります。磁石部品（多くの場合、永久磁石片）はローター・ディスク上にある。これらのローターとステーターは互いに向かい合っている。両者の間の電磁力は非常に強い。1つのステーターと2つのローター、または2つのステーターと1つのローターを持つことができる。このトポロジーは、アキシャル・フラックス・モーターでは変わることがある。

ラジアル磁束モーターでは、ステーターは通常リング状である。このラジアル磁束構造が典型的である。固定子にはスロット（固定子の歯の形）が切ってある。銅線はこのスロットに入る。ローターは、マグネットまたは独自のコイルを持ち、このステーターリングの中で回転する。ローターの磁石には北極と南極がある。磁気吸引は小さなギャップを横切って起こる。ローター上の磁石の置き方が、この装置の鍵である。これは一般的な機械である。

軸流モーターの設計は大きく異なる？

そう、アキシャル・フラックス・モーターの設計はかなり特殊だ。扁平な形状がモーターの設計を一味違うものにしています。軸流モータでは磁力が軸に沿って進むため、部品を平らにすることができる。つまり、軸方向の長さを短くできる。これはコンパクトなモーターを作るのに適している。設計では、強力な磁石からの力について注意深く考える必要がある。これらの力は、アキシャルフラックス・モーターの平らな部品を引き寄せようとします。

このモーター設計は、使用する材料が少なくて済むこともある。ステーター構造には、それほど重い鉄は必要ないかもしれない。軸流モーターの設計の中には、粉末金属を使用するものもあります。機能と性能は、この特定のモーター設計に大きく依存します。これを正しく理解することが電気工学の重要な部分です。目標は高性能モーターです。軸流磁束そのものがモーターの多くを決定する。

なぜ人々はこのモーターで軟磁性複合材（SMC）について語るのか？

SMCというものを耳にすることがあるかもしれない。SMCはソフト・マグネティック・コンポジットの略だ。この素材は強磁性の鉄粉粒子からできている。それぞれの小さな鉄片には絶縁のための被膜が施されている。これはステーターのようなモーターの部品を作るのに便利です。SMCを使うことで、単純な2次元形状だけでなく、複雑な形状を作ることができる。これは従来の積層電磁鋼板では難しい。

なぜ軸流モーターに軟磁性複合材を使うのか？SMCは磁力をうまく誘導することができる。モーターを軽くすることができます。また、モーターのエネルギー損失を減らすこともできます。磁路が厄介な軸流モータには、SMCは良い選択です。この材料は、より優れた軸流モータを作るのに役立ちます。SMCの使用は、軸流タイプの利点の1つです。ステーターはこの磁性材料の恩恵を受ける。

軸流モーターの大きな利点とは？

では、アキシャルフラックス・モーターの大きな利点は何だろうか？ひとつはその形状だ。細長い形ではなく、平らで幅が広い。外径は大きくできる。これは軸方向の長さが短いことを意味する。このコンパクトな構造は、スペースが限られている場合に最適です。車輪の中にモーターを入れることを考えてみよう。アキシャルフラックス型ならうまく収まる。トルクが大きいことが多い。トルクが高いということは、マグネットとステーターのセットアップによるねじれの力が強いということです。このアキシャルフラックス型はそれをよく持っています。

軸流モーターのもう一つの利点は、出力密度である。パワー密度が高いということは、サイズと重量に対して大きなパワーを得られるということだ。また、効率も高くなります。これは無駄なエネルギーが少ないことを意味する。磁路が短いことも助けになる。これにより、末端効果を低減し、巻線の銅を節約することができます。一部のEV用途では、これらのモーターは大きな可能性を秘めている。軸流モーターの可能性は、新しいタイプの機械、さらには発電機にとって非常にエキサイティングなものです。この軸流技術は成長しています。

ラジアル・フラックス・モーターはまだ良い選択か？

そう、ラジアル・フラックス・モーターは今でも素晴らしい選択になり得る。このような機械は、長い長い間存在してきました。私たちは作り方を熟知しています。ラジアルモーターの方が安く作れることが多い。多くの仕事では、ラジアルフラックス・モーターは問題なく機能する。ラジアルフラックスの原理は健全です。ラジアルフラックスの原理は正しい。丈夫で信頼できる機械です。

ラジアル・フラックス・モーターの設計はよく理解されている。このラジアル磁束方式は信頼できる。この 積層ステーター が一般的な方法だ。この設計は、熱の部分もうまく処理します。超扁平なモーターや、大きさの割に非常に大きなねじり力を必要としないのであれば、ラジアルモーターは完璧です。ラジアルモーターは、扇風機から大型機械まで、非常に多くのものに使われています。これらの電気モーターは主力製品です。ラジアルフラックスの設計は実証済みです。

どちらのモーターが高出力？アキシャル磁束とラジアル磁束永久磁石モーター？

パワーについて語るとき、私たちはしばしば機械がどれだけの仕事をこなせるかを意味する。軸流タイプは非常に大きなトルクを与えることができる。これは強い回転力です。幅が広く取れるので、磁石部分が働く面積が大きく取れる。この軸方向磁束方式は強力です。これは、より大きなトルクを作るのに役立ちます。これらのモーターの磁場は強力です。このタイプは永久磁石設計であることが多い。各マグネットが役立ちますが、より大きなパワーを得るために希土類材料を使用することもあります。

ラジアル磁束永久磁石モーターも強力だ。多くのハイパワー電気自動車はこの種のマシンを使っている。パワーが大きく、スピードも出るように作ることができる。両者を比較すると、軸流タイプの方がトルク密度が高いことが多い。このトルク密度の高さは、特に同じような出力のラジアル磁束モーターと比較した場合の利点である。これが、軸流機械とその特定の軸流経路に関心が集まる大きな理由である。具体的な電動機の設計も非常に重要である。ラジアル磁束永久磁石モータのラジアル磁束経路も効率的です。

軸流モータとラジアルモータ：電動モータの設計にはどちらを選ぶべきか？

軸流とラジアル磁束、どちらのモーターを選ぶべきか？それは、モーターに何をさせるかによって決まります。非常にフラットなモーターが必要ですか？軽量であることが重要ですか？高トルクが必要ですか？もしそうなら、アキシャル磁束モーターが勝者かもしれません。アキシャルフラックス・モーターの軸方向磁束経路は重要です。このアキシャル・フラックス・タイプは、新しい分野での電動化に適しています。多くの人が、ドローンや風力タービンなどの発電機として、この軸流モータタイプに注目しています。軸流設計はここでも優れている。

しかし、コストが大きな心配事であったり、大量生産が容易な機械が必要な場合は、伝統的なラジアルフラックス・モーターが安全であることが多い。こうしたラジアル磁束タイプのモーターはよく知られている。モーターの選択は他のことにも左右される。どのように冷却するか（熱管理）を考える。どのような速度で回転させる必要があるか。多くはBLDCモータの一種です。同期モータの選択肢も多い。ラジアルフラックス方式がテストされている。

具体的な電動モーターの設計について、何が最も重要かを挙げてください。コンパクトなサイズですか？エネルギー効率ですか？総電力KWですか？軸流モータにもラジアル磁束モータにも適材適所があります。最適な機械は、あなたのニーズに合うものです。軸流タイプかもしれない。あるいはラジアルフラックスタイプかもしれない。新しい設計の中には、両方のタイプのモーターのアイデアをミックスしようとするものさえある。たとえば、軸流モーターにはさまざまな種類の銅が使われています。銅巻線にはヘアピン巻線など多くの種類があり、性能を高めるのに役立っています。このようなさまざまなタイプの銅巻線は慎重に選ばれます。それぞれのモーターのトポロジーの特徴と性能の違いを理解することが鍵になります。新しいモーターのアイデアの特許が見つかるかもしれません！軸流モータは進化し続けています。