轴向磁通盘式电机的原理结构

简介：轴向磁场电机的气隙是平面型的，气隙磁场是轴向的，所以又称为盘式电机，也叫圆盘电机。轴向磁场电机结构紧凑、体积小、重量轻、转矩密度高。世界上第一台电机就是法拉第的圆盘发电机。

盘式电机特点

1）外形扁平、轴向尺寸短，特别适用于安装空间有严格限制的场合。

2）气隙是平面型的，气隙磁场是轴向的，所以又称为轴向磁场电机(axial filedmachines)。

3）盘式电机的工作原理与柱式电机相同。

★盘式电机结构 ★

盘式电机有单盘、双盘、复合盘等多种构型。

在传统电机结构中，定子在外围，转子在中间旋转，见下右图，定子与转子之间的间隙为柱面，见下左图，图中半透明的柱面即为气隙面，磁力线垂直于气隙面，与所在点直径方向平行，称为径向气隙磁通。

在多数盘式结构电机中，定子与转子都呈盘型结构，两者间的气隙是与电机转轴垂直的平面，下左图是该气隙平面，用半透明表示该气隙面。磁力线垂直于气隙面，与转轴方向平行，称为轴向气隙磁通。

1

单一盘式结构

单一盘式结构简单，要解决轴向力不平衡问题，转矩密度不是很大，应用场合多用于发电机。

2

中间转子-双定子结构(S-R-S)

中间转子结构是带磁钢的转子盘，安装在正中间，两端设置定子绕组铁芯。转矩密度上升了，左右两侧铁芯的磁拉力可以相互抵消的，解决了不平衡轴向力的问题，中间转子结构的另一个优点是绕组和铁芯的散热效率非常高。

中间转子结构几乎成了主要的构型方式，一个主要的原因是，定子和转子的装配比较容易实现高精度定位，图示的一个案例，定子通过焊接直接和机壳地盘相连。

和中间转子结构相对应的是中间定子结构，也叫内定子结构。这种结构两个转子盘在外面，定子在里面。

3

中间定子-双转子结构(R-S-R)

中间定子结构也是双气隙，也能实现轴向力的平衡，但这种平衡是体现在转子轴上的，单个转子盘本身还是受到单边力的，因此要仔细计算转子盘的轴向绕度变形量，不要出现大的气隙厚度不均匀现象。

中间定子结构有一个独特的优点就是特别适合无铁芯或者薄铁芯结构，但这种结构的一个缺点是定子的定位装配比较难。

中间定子结构有散热特性不如中间转子结构，因为绕组是主要的发热源，绕组不直接和端盖接触，散热效率很低，容易在盘中堆积热量，因此需要设计额外的内冷风路。

4

多盘复合结构

多盘复合结构实际上就是中间定子结构和中间转子结构的轴向叠加，这种结构能够提供很大的转矩密度，但装配和设计非常复杂，一般不常用。