拿到这台YS-AFBL-120-20-24轴向磁通无刷刷盘电机,第一反应是:230W,5.8kg。同功率等级的传统径向电机方案,算上减速箱和皮带轮,整套驱动单元奔着10公斤往上去了。轴向方案等于直接砍掉了近一半的重量。
重量减下去,续航是怎么多出来的,拆开聊。
先说传统径向刷盘电机为什么又重又费电
传统径向磁通电机,磁路沿半径方向穿过定子和转子。定子做成带齿槽的圆筒,把转子包在里面。为了在有限空间里憋出足够扭矩,铁芯必须叠厚,铜线必须绕满,自重就上去了。
特点:
结构成熟、功率密度偏低、扭矩靠减速箱放大、整机自重大、传动环节多
应用痛点:
洗地机里,径向电机转速高扭矩小,必须挂一套皮带和齿轮减速机构才能驱动刷盘。电机本身已经够重了,再加一套传动件,整机更沉。电池的电,一部分花在搬运这套铁疙瘩上,另一部分损耗在皮带摩擦和齿轮上,真正落到刷盘摩擦地面的功率打了两次折。
轴向磁通电机不一样在哪
轴向磁通电机,磁场方向顺着转轴走。定子和转子是两张盘,面对面平行排列,磁力线垂直穿过气隙平面。磁路短且直,不需要庞大的定子来给磁场转向。
特点:
扁平结构、铁芯用量少、扭矩密度高、可直驱省掉传动件、高效区宽、制造成本偏高
应用场景:
商用洗地机刷盘直驱:低速大扭矩,省减速箱,自重大幅下降,续航提升明显
电动汽车电机:分布式驱动,底盘空间利用率高
机器人关节:功率密度要求苛刻的轻量化场景
省电逻辑
第一层:电机自身减重,搬运成本降了。
轴向磁通铁芯用量比径向少30%到50%,电机本体自重从传统方案的8到10公斤压到5.8公斤。洗地机匀速作业时,驱动轮克服滚动阻力的功耗和整机重量直接挂钩。电机轻了,持续运行电流就小。这部分省下来的电是全天候、不间断的。
第二层:直驱砍掉传动损耗。
传统方案是“径向电机→皮带→齿轮箱→刷盘”,综合传动效率普遍80%到85%。轴向磁通扭矩密度够高,可以直接连刷盘,效率拉到95%以上。中间10到15个点的效率差,全部变成有效输出。电池的电,更多花在刷盘压地摩擦上,而不是发热在皮带和齿轮上。
第三层:全放电周期扭矩撑得住。
轴向电机的高效区比径向宽得多。电池电压从满电4.2V掉到3.6V的过程中,输出扭矩没有明显塌腰。刷盘从头到尾贴地压得实,不需要因为后半程扭矩衰减而人为调高功率去补偿。电量消耗更线性,不会出现“电还有、劲没了”的情况。
三层叠加:减重省一份,直驱省一份,扭矩平台宽再省一份。同样一块电池,续航多跑半小时。
落到这台电机上的实际表现
第一,启动不窜。
径向方案有减速箱间隙,启动瞬间刷盘会往前冲一下。轴向直驱是贴着地面闷声转起来的,扭矩从零线性建立,操作的人不用每次启动都攥紧把手。
第二,续航算得过来。
商用机一天作业六到八小时,少回充一次就是多清洁几百平米。中途不用换电池,作业连续性上来了。
第三,薄了有薄的好处。
电机是扁盘状,刷盘总成高度能压下去一截。货架底、沙发边、设备下方,以前擦不到的死角现在够得着了。这是减重之外的便利。
一句话总结
轴向磁通刷盘电机的省电逻辑不复杂:用结构换扭矩密度,用扭矩密度换直驱,用直驱换效率和重量。