Aksijalni fluksni naspram motora radijalnog toka: kada je disk motor bolji?

Većina industrijskih elektromotora koristi dizajn radijalnog toka.

To je zrela, široko korištena struktura koja dobro radi u pumpama, ventilatorima, transporterima, kompresorima i bezbrojnim drugim mašinama.

Aksijalni motori imaju drugačiji pristup.

Umjesto raspoređivanja magnetnog polja uglavnom preko radijusa cilindričnog motora, motor aksijalnog fluksa usmjerava magnetni tok duž ose osovine. Ovo stvara poznatu ravnu konstrukciju u obliku diska, zbog čega se motori sa aksijalnim protokom obično nazivaju i disk motori.

Različita geometrija može stvoriti korisne prednosti, ali to ne znači da je motor sa aksijalnim protokom automatski pravi izbor za svaku mašinu.

Pravo pitanje je: Šta aplikaciji treba od motora?

Koja je glavna razlika između aksijalnog i radijalnog fluksa?

Najlakše je uočiti razliku u obliku.

Konvencionalni motor radijalnog toka općenito ima duže cilindrično tijelo. Rotor se okreće unutar ili oko statora, a magnetni tok putuje uglavnom u radijalnom smjeru.

Motor sa aksijalnim protokom je obično širi i kraći.

Njegove aktivne magnetne površine okrenute jedna prema drugoj preko aksijalnog zračnog raspora, omogućavajući proizvodnju obrtnog momenta u relativno velikom efektivnom radijusu.

Ova geometrija mijenja način na koji motor koristi prostor za instalaciju.

Mašina s puno aksijalnog prostora možda nema razloga da se udalji od konvencionalnog radijalnog motora.

Ali kada je aksijalna dužina ograničena, motor u obliku diska može otvoriti drugu opciju pakiranja.

Zašto je prečnik motora bitan za obrtni moment

Obrtni moment nije određen samo snagom motora.

Bitan je i polumjer na kojem djeluje elektromagnetna sila.

Motori sa aksijalnim protokom mogu koristiti relativno veliki aktivni promjer dok motor drže kratko u aksijalnom smjeru. Ovo može učiniti arhitekturu atraktivnom za aplikacije kojima je potreban značajan obrtni moment bez dugog tijela motora.

To ne znači da svaki motor sa aksijalnim protokom automatski proizvodi veći moment od svakog radijalnog motora.

Prečnik motora, magnetsko opterećenje, dizajn namotaja, hlađenje i brzina utiču na konačni rezultat.

Ali geometrija daje dizajnerima još jedan način da izbalansiraju obrtni moment i prostor za ugradnju.

Ovo je posebno važno u aplikacijama sa malim brzinama i velikim obrtnim momentom.

Gdje rad pri maloj brzini i velikom obrtnom momentu postaje koristan

Mnogi industrijski sistemi koriste motor velike brzine zajedno sa mjenjačem ili drugim stepenom mehaničke redukcije.

Mjenjač pretvara brzinu motora u nižu izlaznu brzinu i veći izlazni moment.

U nekim aplikacijama, aksijalni fluks motor sa permanentnim magnetom može biti dizajniran da radi bliže potrebnoj brzini mašine.

Ovo može smanjiti količinu potrebne mehaničke redukcije, ili u nekim slučajevima podržati aranžman s direktnim pogonom.

Sadašnja familija proizvoda sa aksijalnim fluksom i permanentnim magnetima Jiangnan Electric uključuje nekoliko primjera ove vrste radne točke.

JNPM520-30 ima snagu od 30 kW i 245 o/min sa 1,169 N·m nominalnog obrtnog momenta, dok JNPM520-45 ima snagu od 45 kW i 245 o/min sa 1,754 N·m nominalnog obrtnog momenta. Ista porodica proizvoda uključuje i modele sa većim brzinama kao što su 7,5 kW JNPM275-7,5 pri 1450 o/min i 15 kW JNPM275-15 pri 3000 o/min.

Ovaj raspon ilustruje važnu tačku: tehnologija aksijalnog toka nije ograničena na jedan raspon brzina ili jednu primjenu.

Motor još uvijek treba dizajnirati u skladu sa stvarnim zahtjevom za obrtnim momentom i brzinom.

Pravi primjer direktnog pogona: Oprema za pumpanje zraka

Jedna od praktičnih primjena Jiangnan Electric-a je JNPM520-45 disk motor s permanentnim magnetom koji se koristi u pogonskom sistemu za pumpanje zraka.

Dokumentirana konfiguracija je:

• nazivna snaga: 45 kW;
• nazivna brzina: 245 o/min;
• nazivni obrtni moment: 1,754 N·m;
• napon napajanja: 380 V;
• nivo zaštite: IP55;
• hlađenje: prirodno hlađenje;
• montaža: horizontalna;
• raspored osovine: šuplja osovina sa ključem.

Mala radna brzina i veliki obrtni moment omogućavaju da se motor integriše drugačije od konvencionalnog industrijskog motora velike brzine.

U ovoj vrsti primjene, vrijednost arhitekture disk-motora nije samo u tome što je motor "napredniji".

Praktična korist dolazi od usklađivanja strukture motora sa pogonskim sklopom.

Dokumentacija proizvoda posebno opisuje strukturu diska kao da ima kratku aksijalnu dimenziju i da je pogodna za instalacije gde je aksijalni prostor ograničen, uključujući direktnu vezu sa prenosnom opremom pumpne jedinice.

Kompaktna aksijalna dužina može promijeniti raspored stroja

Dizajneri mašina se često prvo fokusiraju na snagu motora i obrtni moment.

Fizičko pakovanje ponekad postaje problem tek kasnije.

Motor sa aksijalnim protokom može biti koristan kada je raspoloživi prostor relativno širok u promjeru, ali ograničen duž smjera osovine.

Tipični primjeri mogu uključivati:

• kompaktni industrijski pogonski moduli;
• strojevi s direktnim pogonom;
• retrofits opreme;
• mobilna oprema;
• mašine sa ograničenom dužinom pogona.

Jiangnanova trenutna brošura disk-motora uključuje industrijsku konfiguraciju od 7,5 kW koja radi pri 1450 o/min, zajedno sa konfiguracijama naftnih polja niske brzine od 30 kW i 45 kW. Brošura posebno pozicionira kratku aksijalnu formu kao korisnu za kompaktne rasporede opreme.

Važna stvar nije da je aksijalni motor uvijek manji.

Njegove proporcije su jednostavno različite.

Širi, ravniji motor može riješiti probleme s pakovanjem koje dugi cilindrični motor ne može.

Šta je sa efikasnošću?

Motori sa aksijalnim fluksom sa trajnim magnetima mogu biti dizajnirani za visoku efikasnost.

Njihova kratka magnetna putanja i pobuda trajnim magnetom mogu smanjiti određene gubitke u poređenju sa nekim konvencionalnim motornim strukturama.

Međutim, efikasnost treba uvijek biti procijenjena korištenjem stvarnih podataka motora i radne točke.

Efikasnost motora se mijenja sa:

• brzina;
• opterećenje;
• dizajn namotaja;
• magnetni materijali;
• hlađenje;
• postavke pogona.

Za industrijskog kupca, korisno pitanje nije: "Da li su motori sa aksijalnim protokom efikasniji?"

Bolje pitanje je: "Koju efikasnost ovaj motor postiže pri brzini i opterećenju gdje moja mašina normalno radi?"

Ova razlika je važna jer mnoge mašine ne provode većinu svog radnog vremena pri tačno 100% nominalnog opterećenja.

Jiangnanov vlastiti razvoj disk-motora koristi trajne magnete zajedno sa strukturom aksijalnog fluksa i nanokristalnim mekim magnetnim materijalima u odabranim dizajnima. Materijali kompanije opisuju cilj kao smanjenje gubitaka magneta i namotaja uz održavanje kompaktne strukture.

Za pravi projekat, međutim, efikasnost treba da bude potvrđena u odnosu na specifični model motora, a ne da se primenjuje jedan procenat na celu porodicu proizvoda.

Da li motor sa aksijalnim protokom uvijek eliminira mjenjač?

br.

Ovo je još jedna tačka koja je često previše pojednostavljena.

Motor sa aksijalnim protokom može biti dizajniran za rad male brzine i velikog obrtnog momenta, što može omogućiti direktni pogon u nekim mašinama.

Ali eliminacija mjenjača ovisi o potrebnim:

• izlazna brzina;
• kontinuirani obrtni moment;
• vršni obrtni moment;
• inercija mašine;
• početni uslovi;
• raspoloživi instalacijski prostor;
• strategija upravljanja pogonom.

Ako mašina zahtijeva vrlo različit raspon brzina ili prijenosni omjer, mjenjač bi ipak mogao biti bolje rješenje.

Direktni pogon je odluka o primjeni, a ne automatska karakteristika svakog disk motora.

Termički dizajn je i dalje bitan

Kratko tijelo motora ne uklanja potrebu za odgovarajućim hlađenjem.

Visok obrtni moment znači veliko elektromagnetno opterećenje, a stvorena toplota i dalje mora da napusti motor.

Dizajn aksijalnog toka može imati koristi od svoje velike površine, ali stvarne termalne performanse zavise od unutrašnje strukture i metode hlađenja.

Različite industrijske primjene mogu koristiti prirodno hlađenje, hlađenje prisilnim zrakom ili hlađenje tekućinom.

Jiangnan-ov trenutni asortiman proizvoda uključuje različite načine hlađenja za aplikacije motora sa aksijalnim protokom i trajnim magnetima, umjesto jedne metode hlađenja za svaki nivo snage.

Za OEM projekte, radni ciklus i okruženje instalacije stoga treba uzeti u obzir zajedno sa nazivnom snagom.

Aksijalni fluks nije automatski bolji od radijalnog

Motori sa radijalnim fluksom ostaju pravo rešenje za veliki broj mašina.

Imaju zrele proizvodne procese, uspostavljene standarde okvira, široku dostupnost dobavljača i dobro shvaćene prakse instalacije.

Ako standardni radijalni motor već ispunjava zahtjeve mašine za veličinu, efikasnost, obrtni moment, cenu i pouzdanost, promena arhitekture motora može dodati nepotreban rad na razvoju.

Aksijalni tok postaje zanimljiviji kada aplikacija ima poseban razlog da ga koristi.

Tipični razlozi uključuju:

• ograničen prostor za aksijalnu instalaciju;
• rad male brzine i velikog obrtnog momenta;
• interesovanje za direktni pogon;
• zahtjevi za visokim okretnim momentom unutar kompaktnog paketa;
• ograničenja težine ili pakovanja;
• potreba za redizajniranjem pogonskog sklopa umjesto jednostavno zamjene postojećeg standardnog motora.

Zbog toga bi mašina trebala biti na prvom mjestu.

Šta OEM treba da obezbedi pre nego što odabere motor sa aksijalnim protokom?

Zahtjev kao što je "Trebamo aksijalni motor od 30 kW" je korisna polazna tačka, ali nije dovoljna za konačni odabir.

Za industrijski projekat korisnije su sljedeće informacije:

• nazivna snaga;
• nazivna brzina;
• kontinuirani obrtni moment;
• potreban vršni obrtni moment;
• napon;
• opseg radnih brzina;
• radni ciklus;
• karakteristike opterećenja;
• dimenzije osovine;
• način montaže;
• maksimalni raspoloživi prečnik motora;
• maksimalna dozvoljena aksijalna dužina;
• uslovi hlađenja;
• temperatura okoline;
• zahtjev zaštite;
• informacije o pogonu ili pretvaraču.

Za postojeću mašinu, fotografije, natpisna pločica motora i mehanički crtež mogu značajno skratiti proces odabira.

Za konverziju direktnog pogona važne su i informacije o postojećem mjenjaču i konačnoj izlaznoj brzini.

Opcije motora Jiangnan električnog aksijalnog toka

Hangzhou Jiangnan Electric Motor Co., Ltd. trenutno nudi elektromotore sa aksijalnim protokom, konvencionalne PMSM i druge platforme motora s permanentnim magnetima za industrijsku primjenu.

Trenutna porodica JNPM pokriva radne tačke male brzine, velikog obrtnog momenta i veće brzine. Primjeri uključuju:

Motor i dalje treba birati na osnovu stvarnih zahtjeva mašine, a ne samo na osnovu snage.

Za OEM razvoj i retrofit projekte, Jiangnan Electric može pregledati kupčevu brzinu, obrtni moment, instalacioni omotač, pogonski sistem i mehanički interfejs prije nego što preporuči odgovarajuću konfiguraciju.

Odaberite arhitekturu motora oko mašine

Glavna razlika između motora s aksijalnim i radijalnim fluksom nije samo oblik.

Različita elektromagnetna geometrija mijenja način na koji se motor može pakovati i kako se obrtni moment može razviti unutar tog paketa.

Za konvencionalnu mašinu sa standardnom montažom i dosta prostora za instalaciju, radijalni motor može ostati najpraktičniji izbor.

Za mašinu kod koje je bitna aksijalna dužina, obrtni moment male brzine ili pojednostavljenje pogona, motor sa aksijalnim protokom može biti korisna alternativa.

Najbolja odluka počinje sa mašinom: potreban obrtni moment → potrebna brzina → raspoloživi prostor → pogonski sklop → radni ciklus → hlađenje → arhitektura motora.

Kada su ti uslovi jasni, postaje mnogo lakše odlučiti da li je disk motor zaista koristan ili jednostavno drugačiji.

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

Odricanje od odgovornosti

Informacije u ovom članku služe samo za opću referencu. Specifikacije proizvoda, performanse, opcije konfiguracije i prikladnost moraju se detaljno procijeniti za predviđenu primjenu i stvarne radne uvjete. Prije odabira, kupovine ili korištenja proizvoda, potvrdite relevantne detalje s Jiangnan Electric i pogledajte tehničku dokumentaciju i dogovorene specifikacije. Ovaj članak ne zamjenjuje upute specifične za proizvod ili profesionalnu inženjersku procjenu.