ทำไมมอเตอร์ฟลักซ์แอกเซียลจึงเป็นที่สนใจในรถยนต์ไฟฟ้า?

มอเตอร์แบบอกเชียลโฟลว์ที่ให้แรงบิดมากกว่าในปริมาตรเท่ากันสองถึงสี่เท่า กำลังวางเส้นใหม่ของความหนาแน่นพลังงานในยานยนต์ไฟฟ้า
มอเตอร์แบบอกเชียลโฟลว์ที่ให้แรงบิดมากกว่าในปริมาตรเท่ากันสองถึงสี่เท่า กำลังวางเส้นใหม่ของความหนาแน่นพลังงานในยานยนต์ไฟฟ้า

แชร์หน้านี้

ในมอเตอร์ฟลักซ์แนวแกน ฟลักซ์แม่เหล็กจะไหลไปตามแนวขนานกับแกนหมุนของมอเตอร์ ต่างจากมอเตอร์ฟลักซ์เรเดียลแบบดั้งเดิมที่ฟลักซ์วิ่งในทิศทางเรเดียล (ตั้งฉากกับแกน) ฟลักซ์ในที่นี้วิ่งจากขั้วหนึ่งไปอีกขั้วหนึ่งเป็นเส้นตรงผ่านโรเตอร์รูปจาน เส้นทางฟลักซ์ที่สั้นและเส้นผ่านศูนย์กลางที่ใหญ่ทำให้สามารถดึงแรงบิดและกำลังได้มากขึ้นจากปริมาตรเท่าเดิม ด้วยเหตุนี้สถาปัตยกรรมฟลักซ์แนวแกนจึงได้รับการพูดถึงมากขึ้นเรื่อยๆ ในยานยนต์ไฟฟ้าที่เน้นสมรรถนะ แล้วทำไมจึงไม่ใช้ในทุกคัน แต่ยังใช้เฉพาะรุ่นที่คัดเลือกไว้อยู่?

สิ่งที่น่าสนใจ

  • ในการออกแบบที่เหมาะสม มอเตอร์ฟลักซ์แนวแกนสามารถมีความหนาแน่นของแรงบิดมากกว่าแบบฟลักซ์เรเดียลได้ถึง 2-4 เท่า
  • มีรายงานจากต้นแบบในห้องทดลองว่าให้กำลัง 550 kW มวล 13.1 kg และความหนาแน่นของกำลัง 42 kW/kg
  • Mercedes-Benz เริ่มการผลิตแบบซีรีส์ขนาดใหญ่ของมอเตอร์ฟลักซ์แนวแกนในเดือนมิถุนายน 2026 ที่ Berlin-Marienfelde
  • การจัดการความร้อนและความซับซ้อนในการผลิตยังคงเป็นคอขวดหลักของสถาปัตยกรรมนี้

ฟลักซ์แนวแกนคืออะไร และต่างจากฟลักซ์เรเดียลอย่างไร?

ในมอเตอร์ไฟฟ้าทุกตัว ฟลักซ์แม่เหล็กจะออกจากแม่เหล็ก ผ่านช่องอากาศไปถึงขดลวด แล้ววนกลับโดยเดินตามเส้นทางปิด ความต่างอยู่ที่เรขาคณิตของเส้นทางนี้ ในมอเตอร์ฟลักซ์เรเดียล - ซึ่งเป็นโทโพโลยีที่ครองตลาดยานยนต์ไฟฟ้าในปัจจุบัน - สเตเตอร์เป็นชุดรูปทรงกระบอก และฟลักซ์จะผ่านในทิศทางเรเดียลของทรงกระบอก กล่าวคือตั้งฉากกับแกนหมุน ฟลักซ์จะเดินทางไกลจากขั้วโรเตอร์หนึ่งไปยังฟันสเตเตอร์ จากเหล็กด้านหลังสเตเตอร์ (โยค) ไปยังฟันอีกฟันหนึ่ง แล้วจึงไปยังขั้วโรเตอร์อีกขั้วหนึ่ง

ส่วนในมอเตอร์ฟลักซ์แนวแกน โรเตอร์และสเตเตอร์จะกลายเป็นจานที่เรียงต่อกันตามยาวของเพลา และช่องอากาศก็เป็นระนาบ ฟลักซ์จะวิ่งจากขั้วหนึ่งไปอีกขั้วหนึ่งโดยตรงผ่านช่องอากาศ ขนานกับแกน เส้นทางสั้นนี้ช่วยลดแรงต้านของสนามแม่เหล็ก ทำให้สนามคงความแข็งแรง และดันประสิทธิภาพกับความหนาแน่นของกำลังให้สูงขึ้น นอกจากนี้ เนื่องจากเส้นทางฟลักซ์เป็นทางเดียว จึงสามารถใช้เหล็กไฟฟ้าแบบจัดเรียงเกรนได้ วัสดุนี้ให้สภาพซึมผ่านสูงขึ้น ลดการสูญเสียในเหล็ก และสามารถเพิ่มประสิทธิภาพได้ถึง 2%

การกำหนดค่าที่พบทั่วไป

เครื่องจักรฟลักซ์แนวแกนถูกผลิตในสามรูปแบบพื้นฐาน:

  • สเตเตอร์เดี่ยว - โรเตอร์เดี่ยว: โครงสร้างง่ายที่สุด แต่แรงดึงดูดแม่เหล็กทางเดียวทำให้โรเตอร์ต้องรับภาระและต้องมีโยค
  • สเตเตอร์คู่ - โรเตอร์เดี่ยว: สเตเตอร์สองตัวล้อมโรเตอร์ไว้จากสองด้าน แรงดึงดูดแม่เหล็กสมดุลกัน และเป็นตัวเลือกที่นิยมที่สุดในงานกำลังสูง
  • สเตเตอร์เดี่ยว - โรเตอร์คู่: ขจัดความจำเป็นของโยค ให้โครงสร้างที่เบากว่าและมีประสิทธิภาพมากกว่า

ทำไมจึงให้แรงบิดมากขึ้นจากปริมาตรเท่าเดิม?

แรงบิดคือผลคูณของแรงกับรัศมี ในมอเตอร์ฟลักซ์เรเดียล เนื่องจากวัสดุที่ใช้งานอยู่ภายในชุดทรงกระบอก พื้นผิวที่สร้างแรงบิดจึงขยายตามกำลังสองของเส้นผ่านศูนย์กลาง แต่ในการออกแบบฟลักซ์แนวแกน วัสดุที่ใช้งานสามารถกระจายออกเป็นบริเวณกว้างไปทางรัศมีภายนอกของจานได้ และแรงบิดจะเพิ่มตามกำลังสามของเส้นผ่านศูนย์กลางโรเตอร์ สำหรับปริมาตรติดตั้งเท่ากัน พื้นผิวแม่เหล็กและพื้นผิวระบายความร้อนก็ใหญ่กว่าด้วย

มาดูกันด้วยตัวเลข: ขึ้นอยู่กับมอเตอร์ มอเตอร์ฟลักซ์ตามแกนสามารถมีความหนาแน่นของแรงบิดมากกว่ามอเตอร์ฟลักซ์แบบรัศมีมาตรฐานได้ 2-4 เท่า ตัวอย่างต้นแบบที่โดดเด่นที่สุดคือมอเตอร์ที่ผลิตกำลัง 550 kW (738 แรงม้า) และมีน้ำหนักเพียง 13.1 กก.: ความหนาแน่นของกำลัง 42 kW/kg ถูกนำเสนอว่าเป็นค่าที่สูงที่สุดที่เคยประกาศมา เพื่อเปรียบเทียบ มอเตอร์ 500 kW ของคู่แข่งที่เน้นระยะทางและประสิทธิภาพมีน้ำหนัก 31.4 กก. และอยู่ที่ระดับ 16 kW/kg ส่วนตัวอย่างที่ใกล้เคียงการผลิตจริงมีความระมัดระวังกว่า: มอเตอร์แบบซ้อนได้น้ำหนัก 37 กก. แรงบิด 800 Nm และความยาวตามแกน 98 มม. ให้ความหนาแน่นเกิน 5 kW/kg

มอเตอร์กำลังสูงสุดมวลความหนาแน่นของกำลัง
ต้นแบบมอเตอร์ฟลักซ์ตามแกน (2025)550 kW13.1 กก.42 kW/kg
มอเตอร์ฟลักซ์แบบรัศมีอ้างอิง (ระดับบนสุด)500 kW31.4 กก.16 kW/kg
มอเตอร์ฟลักซ์ตามแกนเน้นการผลิตจริง-37 กก.>5 kW/kg
มอเตอร์ฟลักซ์ตามแกนระดับการบิน (ช่วงตัวอย่าง)--4.58-5.02 kW/kg

ข้อสรุปจากตารางชัดเจน: ฟลักซ์ตามแกนนำอย่างชัดเจนในด้านความหนาแน่นของกำลังสูงสุด; แต่ความได้เปรียบนี้ไม่ได้ใช้ได้กับทุกรอบการหมุนและทุกจุดทำงาน ที่รอบต่ำฟลักซ์ตามแกนให้แรงบิดที่ดีกว่า ขณะที่รอบสูงฟลักซ์แบบรัศมีสามารถผลิตกำลังได้มากกว่า นอกจากนี้ฟลักซ์ตามแกนยังไม่ได้มีประสิทธิภาพมากกว่าโดยอัตโนมัติในทุกจุดทำงาน; ประสิทธิภาพขึ้นอยู่กับการออกแบบ วัสดุ ความเร็ว และกลยุทธ์การระบายความร้อน

ทำไมมอเตอร์ฟลักซ์ตามแกนในรถยนต์ไฟฟ้าจึงเป็นที่จับตามอง?

เพราะผลิตภัณฑ์ที่จับต้องได้ในเซกเมนต์ประสิทธิภาพสูงกำลังมาถึงแล้ว Mercedes-AMG GT 4-Touring Coupe โดดเด่นในฐานะหนึ่งในการใช้งานการผลิตจริงแรกๆ ที่ใช้มอเตอร์ฟลักซ์ตามแกน; มีการเปิดเผยว่าตัวแปรนี้ผลิตกำลังสูงสุด 860 kW (1,169 แรงม้า) ด้วยมอเตอร์ฟลักซ์ตามแกนสามตัว บริษัทเริ่มการผลิตจริงขนาดใหญ่ของมอเตอร์เหล่านี้ที่โรงงาน Berlin-Marienfelde ในเดือนมิถุนายน 2026 และระบุว่าการผลิตต้องการความแม่นยำพิเศษ ความน่าเชื่อถือของกระบวนการ และระบบอัตโนมัติ ในขั้นตอนต้นแบบ มีการประกาศว่ามอเตอร์ของ AMG GT XX Concept ที่ติดตั้งมอเตอร์ฟลักซ์ตามแกนสามตัวมีความหนาแน่นของกำลังสามเท่าและมวลน้อยกว่าหนึ่งในสาม; แพลตฟอร์ม AMG.EA ผสมผสานมอเตอร์เหล่านี้เข้ากับเซลล์แบตเตอรี่ระบายความร้อนโดยตรง

เหตุผลที่สองคือความยืดหยุ่นในการจัดวางที่โทโพโลยีนี้มอบให้ มอเตอร์ฟลักซ์ตามแกนสามารถซ้อนกันเป็นแผ่นดิสก์บางๆ ได้; ความยาวที่สั้นเพียง 98 มม. ตามแกนช่วยให้มอเตอร์ฝังอยู่ภายใน drivetrain ที่มีพื้นที่จำกัดได้ เรขาคณิตแบบเดียวกันนี้ยังน่าสนใจสำหรับมอเตอร์ในล้อด้วย: ด้วยมวลที่ต่ำ จึงไม่เพิ่มมวลที่กระจายบนระบบกันสะเทือนมากนัก ทำให้ฟลักซ์ตามแกนถูกมองว่าเป็นหนึ่งในตัวเลือกที่แข็งแกร่งที่สุดสำหรับสถาปัตยกรรมมอเตอร์ในล้อ - แม้ว่าจะมีนักพัฒนาคู่แข่งที่ทำงานกับมอเตอร์ล้อฟลักซ์แบบรัศมีแบบไม่ซ้ำโรเตอร์คู่ก็ตาม และการถกเถียงเรื่องสถาปัตยกรรมนี้ยังคงดำเนินต่อไป

การอ้างอิงที่สามคือการบิน เครื่องบินที่ทำลายสถิติความเร็วไฟฟ้าบินด้วยมอเตอร์ฟลักซ์ตามแกนสามตัว; ผู้ผลิตมอเตอร์กำลังทำงานกับเป้าหมาย 50 kW/kg สำหรับระดับเครื่องบิน การที่ยานยนต์และอวกาศเดินมาบรรจบกันที่โทโพโลยีเดียวกัน กำลังกระตุ้นความสนใจของวงวิศวกรรมและความอยากรู้ของสาธารณชนให้เพิ่มขึ้น

ร่องรอยของ YASA

YASA - ชื่อนี้มาจากสถาปัตยกรรม Yokeless and Segmented Armature และปัจจุบันเป็นบริษัทในเครือของ Mercedes-Benz - คือชื่อที่โดดเด่นที่สุดของ axial flux ในวงการยานยนต์ มอเตอร์ของพวกเขาถูกใช้ในยานพาหนะสมรรถนะสูงแบบไฮบริดและไฟฟ้าอย่าง Koenigsegg Regera, Ferrari SF90 Stradale และ 296 GTB, Lamborghini Revuelto และ McLaren Artura และยังปรากฏอยู่ในคอนเซปต์ Jaguar C-X75 อีกด้วย การที่ยานพาหนะเหล่านี้ทั้งหมดอยู่ในกลุ่มสมรรถนะสูงไม่ใช่เรื่องบังเอิญ: เทคโนโลยียังคงมีราคาแพงและผลิตยาก จึงเข้าสู่กลุ่มบนสุดก่อน

อุปสรรคที่ขวางการผลิตแบบซีรีส์

Aksiyel akı motorların henüz her garajda olmamasının sebebi mühendislik zekâsı değil, onlarca yıllık üretim zincirine sahip radyal akı rakiplerinin olgunluğudur.

ข้อได้เปรียบทางแม่เหล็กไฟฟ้าคือเรื่องหนึ่ง การขยายขนาดให้ถึงหลายแสนชิ้นคืออีกเรื่องหนึ่ง มีเหตุผลที่จับต้องได้ว่าทำไม axial flux ยังปลดปล่อยศักยภาพไม่ได้:

  • ข้อจำกัดเชิงกล: จานโรเตอร์ที่กว้างสร้างความเฉื่อยสูงและแรงหนีศูนย์อย่างมาก ซึ่งอาจจำกัดรอบสูงสุดได้ จานโรเตอร์ต้องทนต่อความเค้นเชิงกลและค่าความคลาดเคลื่อนของช่องว่างอากาศที่แคบ
  • ความแม่นยำในการผลิต: ความเรียบ ความร่วมศูนย์ การปรับสมดุล และการตรวจสอบค่าความคลาดเคลื่อน มีความสำคัญมากกว่าฟลักซ์แบบรัศมี ส่วนขั้วรูปลิ่มอาจนำไปสู่การกระจายฟลักซ์ที่ไม่สม่ำเสมอ และส่วนที่แคบลงเข้าหาศูนย์กลางจำกัดพื้นที่วางขดลวด
  • ต้นทุน: กระบวนการเชื่อมและประกอบที่แพงทำให้หลายคอนเซปต์ไม่สามารถไปถึงการผลิตแบบซีรีส์ได้ ผู้ผลิตยานยนต์ต้องการหลักฐานความน่าเชื่อถือในระยะยาวสำหรับการผลิตแบบซีรีส์
  • ความต่างของระดับความสุกงอม: มอเตอร์ฟลักซ์แบบรัศมีมีห่วงโซ่การผลิตที่มีมาหลายสิบปีพร้อมผู้จำหน่ายจำนวนมาก แต่อุปกรณ์การผลิตของ axial flux ยังไม่สุกงอมเท่า

การจัดการความร้อน: ข้อจำกัดที่ผูกมัด

การกำหนดค่า axial แบบกะทัดรัดทำให้พื้นผิวสำหรับระบายความร้อนแคบลง การจัดการความร้อนเพื่อสมรรถนะต่อเนื่องถูกระบุในงานวิจัยว่าเป็นข้อจำกัดที่ผูกมัด และมีการศึกษาระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวเนื่องจากความหนาแน่นของความร้อนที่สูง การมีพื้นผิวระบายความร้อนที่ใหญ่กว่าในปริมาตรเท่ากันให้ข้อได้เปรียบ แต่เรขาคณิตของแหล่งความร้อนต่างจากฟลักซ์แบบรัศมี และการวางช่องระบายความร้อนบนระนาบจานก็สร้างปัญหาการออกแบบอีกชั้นหนึ่ง ผลลัพธ์เชิงปฏิบัติ: มอเตอร์ axial flux ส่งกำลังสูงสุดได้สบายในช่วงเวลาสั้น ๆ แต่อัตรากำลังต่อเนื่องถูกกำหนดด้วยขีดจำกัดทางความร้อน

แรงบิด Cogging และเสียง

แรงบิด cogging ในมอเตอร์ axial แบบแม่เหล็กถาวร - ซึ่งคือความผันผวนของแรงบิดที่เกิดจากแนวโน้มการจัดตำแหน่งของโรเตอร์กับฟันสเตเตอร์ของแม่เหล็ก - อาจเป็นแหล่งที่มาของการสั่นสะเทือนและเสียงรบกวนที่รอบต่ำ มีเทคนิคลดการเกิด เช่น รูปแบบการกระจายขั้วแม่เหล็กแบบสลับ ซึ่งเป็นชั้นการเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบที่เพิ่มเข้าไปในค่าความคลาดเคลื่อนของการผลิต

ความก้าวหน้าล่าสุดและขอบเขตที่ยังไม่ได้รับการยืนยัน

แนวหน้าของสถาปัตยกรรมนี้กำลังขยายออก มีรายงานว่าในเดือนมิถุนายน 2026 นักวิจัยชาวจีนสามารถทำได้ถึง 25.73 kW/kg ที่ 18,000 รอบต่อนาที พร้อมลดขนาดตามแนวแกนและน้ำหนักเบากว่าประมาณ 50% เมื่อเทียบกับมอเตอร์แบบดั้งเดิม ตัวเลขเหล่านี้ยึดตามข่าวรองที่ยังไม่ได้รับการยืนยันอย่างเป็นทางการ ข้ออ้างต่าง ๆ เช่นอัตราเร่ง 0-100 กม./ชม. ที่แพร่หลายบนโซเชียลมีเดียก็ยังรอการยืนยันอย่างเป็นทางการเช่นกัน ในทางกลับกัน ฝั่งอวกาศยานมีความก้าวหน้าที่มั่นคงกว่า: ในปี 2025 ผู้พัฒนายานอากาศลำเลียงได้ประกาศอย่างเป็นทางการว่าจะซื้อมอเตอร์จากผู้ผลิตมอเตอร์แกนอากาศไหลชำนาญการรายหนึ่ง

ผู้เชี่ยวชาญด้านโทโพโลยีมีคำเตือนที่สำคัญ: คำถามว่าแกนอากาศไหลเหนือกว่าในเชิงแม่เหล็กไฟฟ้าหรือไม่นั้น เป็นคำถามที่ผิดตั้งแต่แรก มอเตอร์เป็นองค์ประกอบหนึ่งของระบบ หากไม่สร้างคุณค่าให้ระบบโดยรวมเมื่อรวมกับอินเวอร์เตอร์ ระบบระบายความร้อน เกียร์ และต้นทุนการผลิต ข้อได้เปรียบก็ไม่ได้แปลว่าชนะโดยอัตโนมัติ ด้วยเหตุนี้นักวิเคราะห์ส่วนใหญ่จึงคาดการณ์ว่าแกนอากาศไหลตั้งจะยังคงเป็นกระแสหลักของงาน ส่วนแกนอากาศไหลนอนจะค่อย ๆ ได้พื้นที่ในกลุ่มสมรรถนะสูงและกลุ่มเฉพาะทาง

บทสรุป: ข้อได้เปรียบเป็นจริง แต่ทางยังอีกยาว

สถาปัตยกรรมแกนอากาศไหลนอนมีพื้นฐานทางฟิสิกส์ที่ชอบธรรม: เส้นทางฟลักซ์ที่สั้น เส้นผ่านศูนย์กลางส่วนที่ทำงานที่ใหญ่ และแรงบิดที่เพิ่มขึ้นตามเลขยกกำลังสามของเส้นผ่านศูนย์กลาง ค่าต้นแบบที่ทำได้ถึง 42 kW/kg แสดงให้เห็นว่าข้อได้เปรียบนี้ไม่ใช่แค่เรื่องเล่า แต่ฟิสิกส์ชุดเดียวกันก็นำมาซึ่งโรเตอร์ขนาดใหญ่ การจัดการความร้อนที่ท้าทาย และความคลาดเคลื่อนในการผลิตที่เข้มงวดด้วยเช่นกัน ข้อสรุปในวันนี้คือ: มอเตอร์แกนอากาศไหลตั้งแบกกระแสหลักด้วยประสิทธิภาพ ต้นทุน และความพร้อมด้านการผลิต ส่วนแกนอากาศไหลนอนกำลังก้าวไปข้างหน้าในฐานะทางเลือกที่แข็งแกร่งในทุกที่ที่แรงบิดสูงและความหนาแน่นกำลังเป็นตัวชี้ขาด - รถยนต์สมรรถนะสูง สถาปัตยกรรมมอเตอร์ในล้อ และการบินไฟฟ้า การผลิตแบบอนุกรมขนาดใหญ่ที่ Mercedes-Benz เริ่มต้นในปี 2026 จะเป็นบททดสอบครั้งแรกอย่างจริงจังของกระบวนการที่โทโพโลยีนี้ก้าวออกจากกลุ่มเฉพาะทาง

แหล่งอ้างอิง