軸向磁通盤式電機(jī)的原理結(jié)構(gòu)

簡介：軸向磁場電機(jī)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(jī)，也叫圓盤電機(jī)。軸向磁場電機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、轉(zhuǎn)矩密度高。世界上第一臺(tái)電機(jī)就是法拉第的圓盤發(fā)電機(jī)。

盤式電機(jī)特點(diǎn)

1）外形扁平、軸向尺寸短，特別適用于安裝空間有嚴(yán)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(jī)(axial filedmachines)。

3）盤式電機(jī)的工作原理與柱式電機(jī)相同。

★盤式電機(jī)結(jié)構(gòu) ★

盤式電機(jī)有單盤、雙盤、復(fù)合盤等多種構(gòu)型。

在傳統(tǒng)電機(jī)結(jié)構(gòu)中，定子在外圍，轉(zhuǎn)子在中間旋轉(zhuǎn)，見下右圖，定子與轉(zhuǎn)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(diǎn)直徑方向平行，稱為徑向氣隙磁通。

在多數(shù)盤式結(jié)構(gòu)電機(jī)中，定子與轉(zhuǎn)子都呈盤型結(jié)構(gòu)，兩者間的氣隙是與電機(jī)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)軸方向平行，稱為軸向氣隙磁通。

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單一盤式結(jié)構(gòu)

單一盤式結(jié)構(gòu)簡單，要解決軸向力不平衡問題，轉(zhuǎn)矩密度不是很大，應(yīng)用場合多用于發(fā)電機(jī)。

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中間轉(zhuǎn)子-雙定子結(jié)構(gòu)(S-R-S)

中間轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)是帶磁鋼的轉(zhuǎn)子盤，安裝在正中間，兩端設(shè)置定子繞組鐵芯。轉(zhuǎn)矩密度上升了，左右兩側(cè)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(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是繞組和鐵芯的散熱效率非常高。

中間轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)幾乎成了主要的構(gòu)型方式，一個(gè)主要的原因是，定子和轉(zhuǎn)子的裝配比較容易實(shí)現(xiàn)高精度定位，圖示的一個(gè)案例，定子通過焊接直接和機(jī)殼地盤相連。

和中間轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)相對應(yīng)的是中間定子結(jié)構(gòu)，也叫內(nèi)定子結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)兩個(gè)轉(zhuǎn)子盤在外面，定子在里面。

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中間定子-雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)(R-S-R)

中間定子結(jié)構(gòu)也是雙氣隙，也能實(shí)現(xiàn)軸向力的平衡，但這種平衡是體現(xiàn)在轉(zhuǎn)子軸上的，單個(gè)轉(zhuǎn)子盤本身還是受到單邊力的，因此要仔細(xì)計(jì)算轉(zhuǎn)子盤的軸向繞度變形量，不要出現(xiàn)大的氣隙厚度不均勻現(xiàn)象。

中間定子結(jié)構(gòu)有一個(gè)獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)就是特別適合無鐵芯或者薄鐵芯結(jié)構(gòu)，但這種結(jié)構(gòu)的一個(gè)缺點(diǎn)是定子的定位裝配比較難。

中間定子結(jié)構(gòu)有散熱特性不如中間轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，因?yàn)槔@組是主要的發(fā)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(shè)計(jì)額外的內(nèi)冷風(fēng)路。

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多盤復(fù)合結(jié)構(gòu)

多盤復(fù)合結(jié)構(gòu)實(shí)際上就是中間定子結(jié)構(gòu)和中間轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的軸向疊加，這種結(jié)構(gòu)能夠提供很大的轉(zhuǎn)矩密度，但裝配和設(shè)計(jì)非常復(fù)雜，一般不常用。