Введение:Двигатели с осевым полем имеют плоский воздушный зазор и осевое магнитное поле, поэтому их также называют дисковыми или круговыми двигателями. Двигатели с осевым полем компактны, малы по размеру, легки и имеют высокую плотность крутящего момента. Первым в мире электродвигателем был дисковый генератор Фарадея.
Характеристики дискового двигателя
1) Плоская форма и малый осевой размер делают их особенно подходящими для применений со строгими ограничениями по пространству.
2) Воздушный зазор плоский, а магнитное поле воздушного зазора осевое, отсюда и название «двигатель с осевым полем».
3) Принцип работы дисковых двигателей такой же, как и у колонных.
1. Конструкция дискового двигателя
Дисковые двигатели бывают различных конфигураций, включая одно-дисковые, двух-дисковые и составные-дисковые.
В традиционных конструкциях двигателей статор находится на периферии, а ротор вращается посередине (см. нижний правый рисунок). Зазор между статором и ротором представляет собой цилиндрическую поверхность (см. нижний левый рисунок). Полу-прозрачная цилиндрическая поверхность на рисунке представляет собой поверхность воздушного зазора. Магнитные силовые линии перпендикулярны поверхности воздушного зазора и параллельны направлению диаметра в этой точке, что называется радиальным потоком воздушного зазора.
В большинстве двигателей дискового-типа статор и ротор имеют форму диска-, а воздушный зазор между ними представляет собой плоскость, перпендикулярную валу двигателя. На нижнем левом рисунке показана плоскость воздушного зазора, представленная полу-прозрачно. Магнитные силовые линии перпендикулярны плоскости воздушного зазора и параллельны направлению вала, что называется осевым потоком в воздушном зазоре.. 1. Однодисковая конструкция
Однодисковая конструкция проста, но для решения проблемы дисбаланса осевых сил плотность крутящего момента не очень высока, и она в основном используется в генераторах.
2. Промежуточный ротор
Конструкция промежуточного ротора-двойного статора (S-R-S) представляет собой диск ротора с магнитами, установленными в центре, с сердечниками обмотки статора на обоих концах. Плотность крутящего момента увеличивается, а магнитное притяжение сердечников с обеих сторон может нейтрализовать друг друга, решая проблему несбалансированной осевой силы. Еще одним преимуществом конструкции промежуточного ротора является очень высокая эффективность рассеивания тепла обмоток и сердечников.
Конструкция промежуточного ротора стала основной конфигурацией, прежде всего потому, что сборку статора и ротора легче выполнить за счет высокоточного-позиционирования. В одном показанном примере статор напрямую соединен с шасси посредством сварки. Конструкции промежуточного ротора соответствует конструкция промежуточного статора, также называемая структурой внутреннего статора. В этой конструкции два диска ротора находятся снаружи, а статор — внутри.
3. Промежуточный статор
Конструкция промежуточного статора-Двойной ротор (R-S-R): Конструкция промежуточного статора также имеет двойной воздушный зазор и может обеспечить баланс осевых сил. Однако этот баланс отражается на валу ротора; каждый отдельный диск ротора по-прежнему подвергается односторонней силе. Поэтому деформацию осевого отклонения диска ротора необходимо тщательно рассчитывать, чтобы избежать большой неравномерности толщины воздушного зазора.
Уникальным преимуществом конструкции промежуточного статора является ее пригодность для конструкций с сердечником без сердечника или с тонким-сердечником. Однако недостатком является сложность позиционирования и сборки статора. Конструкция промежуточного статора имеет худшие характеристики рассеивания тепла по сравнению с конструкцией промежуточного ротора, поскольку обмотки являются основным источником тепла. Поскольку обмотки не контактируют напрямую с торцевыми крышками, эффективность отвода тепла очень низкая, и тепло легко накапливается в дисках. Поэтому необходимо спроектировать дополнительный внутренний канал охлаждающего воздуха.
4. Многодисковая составная структура.
Многодисковая составная конструкция по сути представляет собой осевую суперпозицию промежуточной конструкции статора и промежуточной конструкции ротора. Эта конструкция может обеспечить высокую плотность крутящего момента, но ее сборка и конструкция очень сложны, и обычно она не используется.
