I motori a flusso assiale (noti anche come "motori a disco") differiscono dai motori radiali convenzionali nel loro percorso del flusso. Il traferro è planare e la direzione del campo magnetico del traferro è parallela all'asse del motore.
Il vantaggio tecnologico principale dei motori a flusso assiale risiede nella loro struttura: il rotore rotante si trova sul lato dello statore (anziché all'interno dello statore), consentendo un diametro del rotore maggiore.
Poiché la coppia=forza × raggio, è possibile ottenere una coppia maggiore con la stessa forza.
Ciò significa che è possibile ottenere una coppia in uscita più elevata utilizzando gli stessi materiali a magnete permanente e filo di rame.
In genere, i progetti che utilizzano nuovi motori a flusso assiale possono migliorare la densità di coppia di oltre il 30% rispetto ai progetti che utilizzano motori a flusso radiale tradizionali.
Applicazioni:
Nel settore della trazione elettrica automobilistica, che utilizza motori sincroni a magneti permanenti o motori a induzione, i tradizionali motori a flusso radiale vengono ampiamente sviluppati per ottimizzare peso e costi; tuttavia, lo spazio per ulteriori progressi tecnologici è molto limitato. Pertanto, il passaggio a un tipo di motore completamente diverso può essere una buona alternativa.
Grazie alla struttura compatta, al profilo piatto e ultra-sottile, alle dimensioni ridotte, alla leggerezza e all'elevata densità di potenza, i motori a flusso assiale sono stati oggetto di molti sforzi di sviluppo negli ultimi dieci anni, con molti sviluppatori che lavorano per migliorare la tecnologia e adattarla a nuove applicazioni come motociclette elettriche, capsule aeroportuali, camion per le consegne, veicoli elettrici e persino aerei elettrici.
Tecnologie chiave:
I motori a flusso assiale possiedono intrinsecamente un'elevata densità di potenza. Attualmente, il focus della ricerca (ovvero, le tendenze tecnologiche) nel campo dei veicoli a nuova energia per questo tipo di motore risiede nel miglioramento dell'efficienza, nella riduzione dei costi, nell'integrazione del sistema e nel miglioramento dell'NVH (rumore, vibrazioni e ruvidità).
L’innovazione della tecnologia dei motori a flusso assiale risiede principalmente nella progettazione strutturale, mentre le sfide tecniche risiedono nella gestione termica, nei materiali avanzati e nei processi di produzione di massa.
Ricerca sulla topologia:
In base al numero di statori e rotori, alle loro posizioni relative e al circuito magnetico principale, le topologie di base possono essere classificate in quattro tipi: struttura a singolo-statore singolo-rotore, struttura a doppio-statore singolo-rotore, struttura a singolo-statore doppio-rotore e struttura a multi-disco.
La topologia strutturale appropriata deve essere selezionata in base allo scenario applicativo specifico, al processo e ai fattori di costo. Attualmente, il settore della trasmissione elettrica automobilistica sta conducendo un'analisi completa delle prestazioni, della fattibilità tecnologica e dei costi di vari tipi di topologie di motori a flusso assiale, concentrandosi su due principali topologie strutturali: doppio-statore singolo-rotore e singolo-statore doppio-rotore.
Ricerca sulla topologia:
In base al numero di statori e rotori, alle loro posizioni relative e al circuito magnetico principale, le topologie di base possono essere classificate in quattro tipi: struttura a singolo-statore singolo-rotore, struttura a doppio-statore singolo-rotore, struttura a singolo-statore doppio-rotore e struttura a multi-disco.
La topologia strutturale appropriata deve essere selezionata in base allo scenario applicativo specifico, al processo e ai fattori di costo. Attualmente, il settore della trasmissione elettrica automobilistica sta conducendo un'analisi completa delle prestazioni, della fattibilità tecnologica e dei costi di vari tipi di topologie di motori a flusso assiale, concentrandosi su due principali topologie strutturali: doppio-statore singolo-rotore e singolo-statore doppio-rotore.
Ricerca sui processi:
Ad esempio, sviluppo di fili di rame a sezione-rettangolare, avvolgimento concentrato elicoidale e processi di avvolgimento multi-polare per gli avvolgimenti;
sviluppo di processi di protezione dalla smagnetizzazione di installazioni fisse segmentate a basse-perdite e di protezione dalla smagnetizzazione dell'espansione polare per i magneti permanenti;
sviluppo di giunzioni di armature segmentate senza giogo, fissaggio senza bulloni alle coperture terminali e processi di produzione mediante metallurgia delle polveri per il nucleo dello statore;
e lo sviluppo di tecnologie automatizzate di assemblaggio di statore e rotore, produzione automatizzata di bobine per la formazione di conduttori piatti e processi flessibili di linee di produzione automatizzate per soddisfare le esigenze di produzione di massa.
Controllo della coppia e controllo dell'indebolimento del campo:
Ricerca di modelli matematici dei coefficienti delle coordinate dello statore e del rotore, creazione di modelli di simulazione del sistema e studio di nuove strategie di controllo predittivo della coppia con modello dual-vettoriale per ridurre l'ondulazione della coppia e migliorare le prestazioni di controllo della coppia.
Per la struttura a magnete permanente-montata sulla superficie dei motori a flusso assiale, dove le induttanze CA e CC sono uguali e molto piccole, il controllo vettoriale è difficile e il circuito magnetico tende alla saturazione, sviluppando strategie di controllo per migliorare le prestazioni di indebolimento del campo.
