In einem Axialflussmotor verläuft der magnetische Fluss parallel zur Motorwelle, nicht radial wie in den meisten Elektromotoren. Rotor und Stator sind scheibenförmig und liegen axial hintereinander. Die Bauform ist kurz und eignet sich für hohe Drehmomentdichten. Die Fertigung unterscheidet sich jedoch deutlich von der klassischer Radialflussmaschinen.
Aufbau und Topologien
Verbreitete Topologien sind ein Rotor mit einem Stator, zwei Rotoren mit einem innenliegenden Stator und ein Rotor zwischen zwei Statoren. Eine bekannte Bauform mit zwei Rotoren ist die jochlose, segmentierte Ankerbauweise (YASA, „yokeless and segmented armature“). Der Stator besteht dabei aus einzelnen Zahnsegmenten ohne gemeinsamen Rückschluss.
Stator: Werkstoffe und Wicklung
Weil der Fluss axial verläuft, lassen sich klassische gestapelte Elektrobleche nicht ohne Weiteres verwenden. Eingesetzt werden u. a. weichmagnetische Pulververbundwerkstoffe (SMC, Soft Magnetic Composites), die gepresst werden und dreidimensionale Flussführung erlauben, sowie gewickelte Bandkerne.
SMC hat gegenüber Elektroblech in der Regel eine geringere Permeabilität und mechanische Festigkeit. Das beeinflusst Auslegung und Handhabung. Die Spulen sind meist konzentrierte Wicklungen auf den einzelnen Zähnen. Die Segmente werden anschließend positioniert und häufig vergossen.
Rotor und Magnete
Die Rotorscheiben tragen Permanentmagnete. Diese müssen gegen Fliehkräfte gesichert werden, z. B. durch Bandagen oder Halterungen. Die Magnetgeometrie (z. B. segmentiert) beeinflusst Wirbelstromverluste in den Magneten.
Fertigungs- und Montagefragen
Axiale Anziehungskräfte: Zwischen Rotor und Stator wirken große Magnetkräfte. Die Montage braucht dafür ausgelegte Vorrichtungen.
Luftspalt: Der Luftspalt ist eng toleriert, Planlauf und Ebenheit der Scheiben sind kritisch.
Lager: Die Lagerung muss axiale Kräfte aufnehmen.
Kühlung: Die Wärmeabfuhr aus den Statorsegmenten wird häufig über direkte Kühlkonzepte gelöst.
Skalierung: Viele Fertigungsschritte (Pressen von SMC-Zähnen, Segmentmontage, Verguss) sind weniger standardisiert als bei Radialflussmaschinen, mit Folgen für Anlagenverfügbarkeit und Lieferantenauswahl.
Häufige Fragen
Was ist der Unterschied zwischen Axialfluss- und Radialflussmotor?
Beim Axialflussmotor verläuft der magnetische Fluss parallel zur Welle, Rotor und Stator sind scheibenförmig. Beim Radialflussmotor verläuft er radial zwischen einem zylindrischen Rotor und Stator.
Was ist ein YASA-Motor?
Eine Axialfluss-Topologie mit jochlosem, segmentiertem Stator zwischen zwei Rotoren („yokeless and segmented armature“).
Warum werden SMC-Werkstoffe im Axialflussmotor verwendet?
Weil sie dreidimensionale Flussführung erlauben und sich zu Zahnsegmenten pressen lassen, was mit gestapelten Blechen bei axialem Fluss schwierig ist.