축방향 자속과 방사형 자속 모터: 디스크 모터가 언제 더 적합합니까?

대부분의 산업용 전기 모터는 방사형 자속 설계를 사용합니다.

이는 펌프, 팬, 컨베이어, 압축기 및 수많은 기타 기계에서 잘 작동하는 성숙하고 널리 사용되는 구조입니다.

축방향 자속 모터는 다른 접근 방식을 취합니다.

주로 원통형 모터의 반경에 걸쳐 자기장을 배열하는 대신 축 자속 모터는 자속을 샤프트 축을 따라 유도합니다. 이로 인해 익숙한 편평한 디스크 모양의 구조가 만들어지며, 이것이 축방향 자속 모터가 일반적으로 디스크 모터라고도 불리는 이유입니다.

다양한 형상은 유용한 이점을 제공할 수 있지만 이것이 축방향 자속 모터가 자동으로 모든 기계에 적합한 선택이라는 의미는 아닙니다.

실제 질문은 다음과 같습니다. 애플리케이션에 모터가 필요한 것은 무엇입니까?

축방향 플럭스와 방사형 플럭스의 주요 차이점은 무엇입니까?

가장 쉽게 알아볼 수 있는 차이점은 모양입니다.

기존 방사형 자속 모터는 일반적으로 더 긴 원통형 몸체를 가지고 있습니다. 회전자는 고정자 내부 또는 주위를 회전하며 자속은 주로 반경 방향으로 이동합니다.

축방향 자속 모터는 일반적으로 더 넓고 더 짧습니다.

활성 자기 표면은 축방향 에어 갭을 통해 서로 마주보게 되어 상대적으로 큰 유효 반경에 걸쳐 토크가 생성될 수 있습니다.

이 형상은 모터가 설치 공간을 사용하는 방식을 변경합니다.

축방향 공간이 넉넉한 기계는 기존 방사형 모터에서 벗어날 이유가 없습니다.

그러나 축 길이가 제한되면 디스크 모양 모터로 다른 포장 옵션을 열 수 있습니다.

모터 직경이 토크에 중요한 이유

토크는 모터 전력만으로 결정되지 않습니다.

전자기력이 작용하는 반경도 중요합니다.

축 자속 모터는 모터를 축 방향으로 짧게 유지하면서 상대적으로 큰 활성 직경을 사용할 수 있습니다. 이는 긴 모터 본체 없이 상당한 토크가 필요한 응용 분야에 아키텍처를 매력적으로 만들 수 있습니다.

이는 모든 축방향 자속 모터가 모든 방사형 모터보다 자동으로 더 많은 토크를 생성한다는 의미는 아닙니다.

모터 직경, 자기 부하, 권선 설계, 냉각 및 속도는 모두 최종 결과에 영향을 미칩니다.

그러나 기하학적 구조는 설계자에게 토크와 설치 공간의 균형을 맞출 수 있는 또 다른 방법을 제공합니다.

이는 특히 저속, 고토크 애플리케이션과 관련이 있습니다.

저속, 고토크 작동이 유용한 곳

많은 산업 시스템에서는 기어박스 또는 기타 기계적 감속 단계와 함께 고속 모터를 사용합니다.

기어박스는 모터 속도를 더 낮은 출력 속도와 더 높은 출력 토크로 변환합니다.

일부 응용 분야에서는 축 자속 영구 자석 모터가 필요한 기계 속도에 더 가깝게 작동하도록 설계할 수 있습니다.

이는 필요한 기계적 감소량을 줄이거나 경우에 따라 직접 구동 배열을 지원할 수 있습니다.

Jiangnan Electric의 현재 축 자속 및 영구 자석 제품군에는 이러한 유형의 작동 지점에 대한 몇 가지 예가 포함되어 있습니다.

JNPM520-30은 30kW 및 245rpm 정격 토크 1,169N·m, JNPM520-45는 45kW 및 245rpm 정격 토크 1,754N·m을 제공합니다. 동일한 제품군에는 1,450rpm에서 7.5kW JNPM275-7.5, 3,000rpm에서 15kW JNPM275-15와 같은 고속 모델도 포함됩니다.

이 범위는 중요한 점을 보여줍니다. 축 자속 기술은 하나의 속도 범위 또는 하나의 응용 프로그램으로 제한되지 않습니다.

모터는 여전히 실제 토크-속도 요구 사항을 중심으로 설계되어야 합니다.

실제 직접 구동 사례: 빔 펌핑 장비

Jiangnan Electric의 실제 응용 분야 중 하나는 빔 펌핑 구동 시스템에 사용되는 JNPM520-45 영구 자석 디스크 모터입니다.

문서화된 구성은 다음과 같습니다.

• 정격 출력: 45kW;
• 정격 속도: 245rpm;
• 정격 토크: 1,754N·m;
• 공급 전압: 380V;
• 보호 수준: IP55;
• 냉각: 자연 냉각;
• 장착: 수평;
• 샤프트 배열: 키형 중공 샤프트.

낮은 작동 속도와 높은 토크 덕분에 기존의 고속 산업용 모터와는 다르게 모터를 통합할 수 있습니다.

이러한 유형의 응용 분야에서 디스크 모터 아키텍처의 가치는 단순히 모터가 "더 발전했다"는 것이 아닙니다.

실질적인 이점은 모터 구조를 구동계에 일치시키는 것에서 비롯됩니다.

제품 설명서에는 디스크 구조가 축 치수가 짧고 펌핑 장치 전송 장비에 직접 연결하는 등 축 공간이 제한된 설치에 적합하다고 구체적으로 설명되어 있습니다.

컴팩트한 축 길이로 기계 레이아웃 변경 가능

기계 설계자는 종종 모터 출력과 토크에 먼저 중점을 둡니다.

물리적 포장은 나중에 문제가 되는 경우도 있습니다.

축방향 자속 모터는 사용 가능한 공간이 직경이 상대적으로 넓지만 샤프트 방향을 따라 제한되는 경우 유용할 수 있습니다.

일반적인 예는 다음과 같습니다.

• 소형 산업용 드라이브 모듈;
• 직접 구동 기계;
• 장비 개조;
• 모바일 장비;
• 구동계 길이가 제한된 기계.

Jiangnan의 현재 디스크 모터 브로셔에는 1,450rpm에서 작동하는 7.5kW 산업용 구성과 30kW 및 45kW 저속 유전 구성이 포함되어 있습니다. 브로셔에서는 짧은 축 형태가 소형 장비 레이아웃에 유용하다고 구체적으로 설명합니다.

중요한 점은 축 ​​모터가 항상 더 작다는 것이 아닙니다.

그 비율은 단순히 다릅니다.

더 넓고 평평한 모터는 긴 원통형 모터가 해결할 수 없는 패키징 문제를 해결할 수 있습니다.

효율성은 어떻습니까?

영구 자석 축 자속 모터는 고효율을 위해 설계될 수 있습니다.

짧은 자기 경로와 영구 자석 여기는 일부 기존 모터 구조에 비해 특정 손실을 줄일 수 있습니다.

그러나 효율성은 항상 실제 모터 데이터와 작동 지점을 사용하여 평가해야 합니다.

모터 효율은 다음과 같이 변경됩니다.

• 속도;
• 짐;
• 와인딩 디자인;
• 자성재료;
• 냉각;
• 드라이브 설정.

산업 구매자에게 유용한 질문은 "축방향 자속 모터가 더 효율적인가?"가 아닙니다.

더 나은 질문은 "내 기계가 일반적으로 작동하는 속도와 부하에서 이 모터는 어떤 효율성을 달성합니까?"입니다.

많은 기계가 정확히 100% 정격 부하에서 대부분의 작동 시간을 소비하지 않기 때문에 이러한 구별이 중요합니다.

Jiangnan의 자체 디스크 모터 개발은 선택된 디자인에서 축 자속 구조 및 나노 결정질 연자성 재료와 함께 영구 자석을 사용합니다. 회사 자료에서는 컴팩트한 구조를 유지하면서 자기 및 권선 손실을 줄이는 것이 목표라고 설명합니다.

그러나 실제 프로젝트에서는 전체 제품군에 1%를 적용하기보다는 특정 모터 모델에 대한 효율성을 확인해야 합니다.

축방향 자속 모터는 항상 기어박스를 제거합니까?

아니요.

이것은 종종 지나치게 단순화되는 또 다른 요점입니다.

축방향 자속 모터는 저속, 고토크 작동을 위해 설계될 수 있으며, 이로 인해 일부 기계에서는 직접 구동이 가능할 수도 있습니다.

그러나 기어박스 제거는 필요한 사항에 따라 달라집니다.

• 출력 속도;
• 연속 토크;
• 피크 토크;
• 기계 관성;
• 시작 조건;
• 사용 가능한 설치 공간;
• 드라이브 제어 전략.

기계에 매우 다른 속도 범위나 변속비가 필요한 경우에도 기어박스가 더 나은 솔루션일 수 있습니다.

직접 구동은 모든 디스크 모터의 자동 기능이 아니라 애플리케이션 결정입니다.

열 설계는 여전히 중요합니다

모터 본체가 짧다고 해서 적절한 냉각이 필요하지 않습니다.

높은 토크는 높은 전자기 부하를 의미하며 생성된 열은 여전히 ​​모터에서 빠져나가야 합니다.

축방향 플럭스 설계는 넓은 표면적의 이점을 누릴 수 있지만 실제 열 성능은 내부 구조와 냉각 방법에 따라 달라집니다.

다양한 산업 응용 분야에서는 자연 냉각, 강제 공기 냉각 또는 액체 냉각을 사용할 수 있습니다.

Jiangnan의 현재 제품 범위에는 모든 출력 수준에 대한 하나의 냉각 방법이 아닌 축 자속 및 영구 자석 모터 응용 분야에 대한 다양한 냉각 장치가 포함되어 있습니다.

따라서 OEM 프로젝트의 경우 정격 전력과 함께 듀티 사이클 및 설치 환경을 고려해야 합니다.

축방향 플럭스는 방사형 플럭스보다 자동으로 더 우수하지 않습니다.

방사형 자속 모터는 매우 많은 수의 기계에 적합한 솔루션으로 남아 있습니다.

이들은 성숙한 제조 공정, 확립된 프레임 표준, 광범위한 공급업체 가용성 및 잘 이해된 설치 관행을 갖추고 있습니다.

표준 방사형 모터가 크기, 효율성, 토크, 비용 및 신뢰성에 대한 기계의 요구 사항을 이미 충족하는 경우 모터 아키텍처를 변경하면 불필요한 개발 작업이 추가될 수 있습니다.

축 플럭스는 애플리케이션에 이를 사용해야 하는 특별한 이유가 있을 때 더욱 흥미로워집니다.

일반적인 이유는 다음과 같습니다.

• 제한된 축방향 설치 공간;
• 저속, 고토크 작동;
• 직접 운전에 대한 관심;
• 컴팩트한 패키지 내에서 높은 토크 요구 사항;
• 무게 또는 포장 제약;
• 기존 표준 모터를 단순히 교체하는 것이 아니라 구동계를 재설계해야 합니다.

그렇기 때문에 기계가 먼저 와야 합니다.

축방향 자속 모터를 선택하기 전에 OEM은 무엇을 제공해야 합니까?

"30kW 축 자속 모터가 필요합니다"와 같은 요청은 유용한 출발점이지만 최종 선택에는 충분하지 않습니다.

산업 프로젝트의 경우 다음 정보가 더 유용합니다.

• 정격 출력;
• 정격 속도;
• 연속 토크;
• 필요한 피크 토크;
• 전압;
• 작동 속도 범위;
• 듀티 사이클;
• 부하 특성;
• 샤프트 치수;
• 장착 방법;
• 사용 가능한 최대 모터 직경;
• 최대 허용 축 길이;
• 냉각 조건;
• 주변 온도;
• 보호 요구 사항;
• 드라이브 또는 인버터 정보.

기존 기계의 경우 사진, 모터 명판 및 기계 도면을 이용하면 선택 과정을 크게 단축할 수 있습니다.

다이렉트 드라이브 변환의 경우 기존 기어박스와 최종 출력 속도에 대한 정보도 중요합니다.

Jiangnan Electric Axial-Flux 모터 옵션

Hangzhou Jiangnan Electric Motor Co., Ltd.는 현재 산업용 애플리케이션을 위한 축방향 자속 전기 모터, 기존 PMSM 및 기타 영구 자석 모터 플랫폼을 제공하고 있습니다.

현재 JNPM 제품군은 저속, 고토크 및 고속 작동 지점을 모두 포괄합니다. 예는 다음과 같습니다:

모터는 출력만 고려하기보다는 실제 기계 요구 사항을 기준으로 선택해야 합니다.

OEM 개발 및 개조 프로젝트의 경우 Jiangnan Electric은 적절한 구성을 권장하기 전에 고객의 속도, 토크, 설치 범위, 드라이브 시스템 및 기계 인터페이스를 검토할 수 있습니다.

기계 주변의 모터 아키텍처 선택

축방향 자속 모터와 방사형 자속 모터의 주요 차이점은 단순한 모양이 아닙니다.

다양한 전자기 기하학은 모터를 패키징하는 방법과 해당 패키지 내에서 토크를 개발하는 방법을 변경합니다.

표준 장착과 충분한 설치 공간을 갖춘 기존 기계의 경우 방사상 자속 모터가 가장 실용적인 선택일 수 있습니다.

축 길이, 저속 토크 또는 구동계 단순화가 중요한 기계의 경우 축 자속 모터가 유용한 대안을 제공할 수 있습니다.

최선의 결정은 기계에서 시작됩니다. 필요한 토크 → 필요한 속도 → 사용 가능한 공간 → 구동계 → 듀티 사이클 → 냉각 → 모터 아키텍처.

이러한 조건이 명확해지면 디스크 모터가 실제로 유용한지 아니면 단순히 다른지 여부를 결정하는 것이 훨씬 쉬워집니다.

항저우 강남전기자동차유한회사 | www.jnelectricmotor.com

부인 성명

이 문서의 정보는 일반적인 참조용으로만 제공됩니다. 제품 사양, 성능, 구성 옵션 및 적합성은 의도된 응용 분야 및 실제 작동 조건에 대해 자세히 평가되어야 합니다. 제품을 선택, 구매 또는 사용하기 전에 Jiangnan Electric에 관련 세부 사항을 확인하고 해당 기술 문서 및 합의된 사양을 참조하십시오. 이 문서는 제품별 지침이나 전문 엔지니어링 평가를 대체하지 않습니다.