簡介:軸向磁場電機的氣隙是平面型的,氣隙磁場是軸向的,所以又稱為盤式電機,也叫圓盤電機。軸向磁場電機結構緊湊、體積小、重量輕、轉矩密度高。世界上第一臺電機就是法拉第的圓盤發電機。
盤式電機特點
1)外形扁平、軸向尺寸短,特別適用于安裝空間有嚴格限制的場合。
2)氣隙是平面型的,氣隙磁場是軸向的,所以又稱為軸向磁場電機(axial filedmachines)。
3)盤式電機的工作原理與柱式電機相同。
★盤式電機結構 ★
盤式電機有單盤、雙盤、復合盤等多種構型。
在傳統電機結構中,定子在外圍,轉子在中間旋轉,見下右圖,定子與轉子之間的間隙為柱面,見下左圖,圖中半透明的柱面即為氣隙面,磁力線垂直于氣隙面,與所在點直徑方向平行,稱為徑向氣隙磁通。
在多數盤式結構電機中,定子與轉子都呈盤型結構,兩者間的氣隙是與電機轉軸垂直的平面,下左圖是該氣隙平面,用半透明表示該氣隙面。磁力線垂直于氣隙面,與轉軸方向平行,稱為軸向氣隙磁通。
1
單一盤式結構
單一盤式結構簡單,要解決軸向力不平衡問題,轉矩密度不是很大,應用場合多用于發電機。
2
中間轉子-雙定子結構(S-R-S)
中間轉子結構是帶磁鋼的轉子盤,安裝在正中間,兩端設置定子繞組鐵芯。轉矩密度上升了,左右兩側鐵芯的磁拉力可以相互抵消的,解決了不平衡軸向力的問題,中間轉子結構的另一個優點是繞組和鐵芯的散熱效率非常高。
中間轉子結構幾乎成了主要的構型方式,一個主要的原因是,定子和轉子的裝配比較容易實現高精度定位,圖示的一個案例,定子通過焊接直接和機殼地盤相連。
和中間轉子結構相對應的是中間定子結構,也叫內定子結構。這種結構兩個轉子盤在外面,定子在里面。
3
中間定子-雙轉子結構(R-S-R)
中間定子結構也是雙氣隙,也能實現軸向力的平衡,但這種平衡是體現在轉子軸上的,單個轉子盤本身還是受到單邊力的,因此要仔細計算轉子盤的軸向繞度變形量,不要出現大的氣隙厚度不均勻現象。
中間定子結構有一個獨特的優點就是特別適合無鐵芯或者薄鐵芯結構,但這種結構的一個缺點是定子的定位裝配比較難。
中間定子結構有散熱特性不如中間轉子結構,因為繞組是主要的發熱源,繞組不直接和端蓋接觸,散熱效率很低,容易在盤中堆積熱量,因此需要設計額外的內冷風路。
4
多盤復合結構
多盤復合結構實際上就是中間定子結構和中間轉子結構的軸向疊加,這種結構能夠提供很大的轉矩密度,但裝配和設計非常復雜,一般不常用。
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原文標題:詳解軸向磁通盤式電機
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