轴向磁通电机将绕组的物理位置从围绕气隙变为处于弧拱端部,绕组形式和径向磁通电机一样,磁路和电路共用空间,轴向磁通电机与径向磁通电机性能上的不同点在于转矩,径向磁通电机转矩与电机有效体积呈线性关系,而轴向磁通电机的转矩与导体沿半径跨度的立方呈比例。轴向磁通永磁电机轴向气隙小,同时又要保持足够的强度,故制造较为困难。
永磁激励轴向磁通电机具有较高的功率/体积比,它常使用双转子-单定子或者双定子-单转子结构,转子既可以在内又可以在外,绕组类型可以是环形也可以是梯形,结构比较自由。
图9-6所示是轴向磁通电机的结构示意图,图中虚线为电机的旋转轴,图9-6a和图9-6b图中都是转子-定子-转子(RSR)结构,图9-6c是定子-转子-定子(SRS)结构。图9-6a中的绕组是环形,图9-6b和图9-6c中的绕组都是螺线管形。图9-7所示是转子-定子-转子结构典型的磁场分布:图9-7a中转子的一侧安排的都是同样极性的磁体,定子磁轭起到传到磁场的作用,将磁场传递给环形绕组;图9-7b中的结构是适合使用螺线管形绕组的电机。每种结构都有自身的优缺点,没有明显的优劣之分。
定子上可以刻槽,然后把绕组安放在槽中,当然也可以将绕组安放在定子表面。表面安装的绕组不会产生转矩脉动,这对于需要在低风速下起动的变速风力发电机来说具有重要意义。一种多定子-转子模组并联的轴向磁通电机结构,如图9-8所示,该结构尤其适合驱动船只螺旋桨或者低速风力发电机等。迄今由于其他机械和设计上的原因,轴向磁通电机还没有大规模的应用。
图9-6 轴向磁通电机的结构
a)、b)RSR结构 c)SRS结构(www.xing528.com)
图9-7 轴向磁通电机的磁场分布
a)同样极性 b)不同极性
图9-8 模块化轴向磁场电机示意图
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