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As máquinas Síncronas de Fluxo Axial possuem este nome porque a direção do fluxo é paralela ao sentido de rotação do rotor. São  máquinas ainda pouco disseminadas e existem poucos registros comerciais para esse tipo de topologia. Apesar do caráter inovador, essa máquina foi inventada anteriormente às máquinas de fluxo radial, sendo datada de 1831 por M. Faraday. A construção deste tipo de máquina também aparece em patentes de Tesla, como mostrado na figura abaixo.

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                                   Primeira Máquina de Fluxo Axial

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                                   Primeira Máquina de Fluxo Axial

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Figura 1. Reproduzida de (J F Gieras, 2008)

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As máquinas de fluxo axial produzem um conjugado maior para o mesmo diâmetro D, em comparação com as máquinas de fluxo radial, conforme mostra a figura abaixo:
Figura 2. Reproduzida de (MAROJA, 2017)

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- Elas são muito aplicadas em aplicações onde o espaço é limitado, como em veículos elétricos
-  As topologias mais comuns são lado simples, duplo e multiestágio (HANSELMAN, 1994;  DUBOIS, 2004; MEBARKI, 2010)
-  A figura abaixo mostra os desenhos dos tipos mais importantes dessas máquinas. Para melhor visualização basta clicar na imagem.
Figura 3. Topologias comuns de máquinas síncronas de fluxo axial parte 1. Reproduzida de (PELIZARI, 2015)

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A figura abaixo mostra a continuação das topologias da figura acima. Para melhor visalização basta clicar na imagem.
Figura 4. Topologias comuns de máquinas síncronas de fluxo axial parte 2. Reproduzida de (PELIZARI, 2015)

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- Na máquinas de fluxo axial, como o entreferro é plano, pode-se ajustar a sua distância durante e depois da montagem
- Como os discos mostrados nas figuras das topologias acima são grandes, a estabilidade estrutural é um pouco menor comparada com máquinas radiais (CHAN, 1987)
- Em relação à figura 3, topologias a) e b), de lado simples, podem ser construídas de forma mais fácil que as de lado duplo. Porém possuem menor capacidade de produção de conjugado que as de lado duplo.
- As máquinas de lado duplo das figuras 3 e 4 apresentam maior equilíbrio entre rotor e estator e o dobro de potência, se comparadas às de lado simples
- Uma topologia não mostrada aqui é a multidiscos. Elas são utilizadas na faixa de 300kW ou mais (GIERAS, 2004)

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- Em relação à posição dos ímãs, eles podem ser alojados internamente ou externamente aos discos
- Quando são internos possuem maior indutância, possibilitam a obtenção de um conjugado um pouco maior, são mais protegidos quimicamente, contra faltas eletromagnéticas e mecanicamente (TSUDA,  FUKAMI, 2007)
- Quando são externos, são utilizados em aplicações de baixa velocidade
- Quanto à armadura do estator, esta pode ser com ranhuras ou sem ranhuras
- Quando sem ranhuras, auxiliam na montagem dos enrolamentos, e não têm risco de ocorrer saturação nos dentes, como no tipo com ranhuras
- No entanto, têm menores valores de conjugado e indutância que o tipo com ranhuras ( HESMONDHALGH, TIPPING, 1982)

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-  Com relação aos enrolamentos de armadura eles podem ser montados de forma sobreposta, toroidal, e não sobrepostos
-  Os sistemas de excitação da máquina podem ser híbrido ( imãs permanentes e enrolamentos), elétrica ( somente enrolamentos),  e somente com ímãs permanentes
-  Nas máquinas de excitação híbrida, os fluxos produzidos no entreferro podem estar em série ou em paralelo, podendo o fluxo ser reforçado ou enfraquecido
- No sistema de excitação série, o fluxo produzido pelos enrolamentos percorre o mesmo caminho do fluxo produzido pelos ímãs permanentes
-  No sistema de excitação paralela, os fluxos percorrem caminhos diferentes
Na figura abaixo podemos ver algumas topologias de máquinas híbridas de fluxo axial paralelo. Para melhor visualização basta clicar na figura.
Figura 5. Topologias de máquinas axiais híbridas de fluxo paralelo. Reproduzido de (PELIZARI, 2015).

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Máquinas de Fluxo Axial tem algumas vantagens distintas sobre Máquinas de Fluxo Radial,  em primeiro lugar, porque elas podem ser concebidas para ter uma relação potência / peso mais elevada, resultando em menos material do núcleo e uma maior eficiência.

Em segundo lugar, elas são menores em tamanho do que os seus homólogos de fluxo radial e tem forma de disco do rotor e do estator estruturas.

Em terceiro lugar, elas têm entreferros planares e ajustáveis, enquanto as máquinas de fluxo radial não. Além disso, a direção principal do fluxo no entreferro pode ser variada e muitas topologias discretas podem ser derivadas.

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Motores de tração para ônibus, caminhões elétricos e híbridos

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Geradores eólicos

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New СRT-Axial technology for electric motors and generators | MagnetarPlus

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As máquinas Síncronas possuem mais desafios construtivos, logo, maior custo de fabricação

Possibilitam uma relação potência/peso ou potência/volume mais vantajosa, por isso são aplicadas em projetos que visam otimização de espaço e peso

Possuem mais de uma topologia, facilitando a otimização para cada projeto

Estão presentes em inovações no mercado como veículos elétricos

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[1] J F Gieras, Rj Wang, and Maarten J Kamper. Axial Flux Permanent Magnet Brushless Machines. Springer, 2008.

[2] EVO Axial Flux Electric Motors - AVID Technology (avidtp.com) Acesso em 21/11/2020.

[3]Alexandre Carvalho Maia, Thales. Projeto e Construção de um Gerador a Ímãs Permanentes de Fluxo Axial  para Turbina Eólica de Pequena Potência. Master’s thesis, Dissertação de Mestrado (Engenharia Elétrica) - Universidade Federal de Minas Gerais, 2011.

[4] PELIZARI, Ademir. Estudo da topologia de motores de fluxo axial de excitação híbrida com foco na utilização em tração elétrica. Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, 2015.

[5] MAROJA, Felipe Baptista. Aplicação de motor de fluxo axial na tração veicular.
Universidade Federal do Rio de Janeiro, 2017.