电机的磁场与磁通方向

电机的磁场与磁通方向电机的磁场与磁通方向 作者 日期 电机的磁场与磁通方向电机的磁场与磁通方向 Structure Classification of GeneratorStructure Classification of Generator 直驱风力发电机对发电机有特殊的要求，直驱风力发电机对发电机有特殊的要求，因为风力机转速低，直驱风力发电机要能在低转速下因为风力机转速低，直驱风力发电机要能在低转速下 正常发电，正常发电，但低转速发电机体积通常很大，但低转速发电机体积通常很大，缩小体积是主要的技术要求，缩小体积是主要的技术要求，缩小直径或缩短厚度缩小直径或缩短厚度（盘（盘 式电机）都是重要的。为了实现这些目的，直驱风力发电机采用了与常规电机不同的结构，结构式电机）都是重要的。为了实现这些目的，直驱风力发电机采用了与常规电机不同的结构，结构 不同主要表现在定子与转子的相对位置上，也就是磁场或磁路上，下面对几类电机结构作简单介不同主要表现在定子与转子的相对位置上，也就是磁场或磁路上，下面对几类电机结构作简单介 绍。绍。 按气隙磁通方向分类按气隙磁通方向分类 径向气隙磁通径向气隙磁通 发电机依靠转子对定子的相对运动来发电，发电机依靠转子对定子的相对运动来发电，在定子与转子之间的间隙称为气隙。在传统电机结在定子与转子之间的间隙称为气隙。在传统电机结 构中，定子在外围，转子在中间旋转，见图构中，定子在外围，转子在中间旋转，见图 1 1 右图，定子与转子之间的间隙为柱面，见图右图，定子与转子之间的间隙为柱面，见图 1 1 左图，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。通。 图1 径向气隙磁通 径向气隙磁通广泛应用在传统的发电机与电动机中。径向气隙磁通广泛应用在传统的发电机与电动机中。 轴向气隙磁通轴向气隙磁通 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，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， 见图见图 2 2 右图（为表示清楚，夸大了定子与转子的距离）。图右图（为表示清楚，夸大了定子与转子的距离）。图 2 2 左图是该气隙平面，用半透明表示左图是该气隙平面，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。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。 图2 轴向气隙磁通 轴向气隙磁通主要用在盘式电机中，以适应垂直轴风力机的要求或其他特殊应用场合。轴向气隙磁通主要用在盘式电机中，以适应垂直轴风力机的要求或其他特殊应用场合。 按定子磁通方向分类按定子磁通方向分类 纵向定子磁通纵向定子磁通 磁力线穿过电机定子与转子形成闭合回路，磁力线穿过电机定子与转子形成闭合回路，是一个环绕的磁通。是一个环绕的磁通。传统电机的环绕磁通所在平面传统电机的环绕磁通所在平面 与转子运动方向平行，称为纵向定子磁通，简称为纵向磁通。图与转子运动方向平行，称为纵向定子磁通，简称为纵向磁通。图 示了一段拉直的定子与转子中的磁通回路。示了一段拉直的定子与转子中的磁通回路。 3 3 是纵向定子磁通的示意图，展是纵向定子磁通的示意图，展 图3 纵向定子磁通 纵向定子磁通广泛应用在传统发电机与传统电动机中。纵向定子磁通广泛应用在传统发电机与传统电动机中。 横向定子磁通横向定子磁通 横向磁通是一种新型的电机结构，横向磁通是一种新型的电机结构，图图 4 4 左图是一段拉直的定子与转子布置示意图，左图是一段拉直的定子与转子布置示意图，定子铁芯采定子铁芯采 用用 U U 形结构，图中有两个形结构，图中有两个 U U 形定子铁芯（整个电机有若干个形定子铁芯（整个电机有若干个 U U 形定子铁芯），铁芯中部是定子线形定子铁芯），铁芯中部是定子线 圈导线。转子与圈导线。转子与 U U 形定子铁芯间有气隙，图形定子铁芯间有气隙，图 4 4 右图把右图把 U U 形定子铁芯变为半透明状态，显示出形定子铁芯变为半透明状态，显示出 U U 形形 定子铁芯内磁力线，也就是磁通回路，该回路所在平面与转子运动方向垂直，称这种结构形式为定子铁芯内磁力线，也就是磁通回路，该回路所在平面与转子运动方向垂直，称这种结构形式为 横向定子磁通，简称为横向磁通。横向定子磁通，简称为横向磁通。 图4横向定子磁通 横向定子磁通形式繁多，结构复杂，较多用于低转速电机。横向定子磁通形式繁多，结构复杂，较多用于低转速电机。 按永磁体的安装方式分类按永磁体的安装方式分类 表面安装表面安装 永磁体的安装分为表面安装与聚磁安装。永磁体的安装分为表面安装与聚磁安装。 在图在图 5 5 中的永磁体安装在转子磁轭面上，中的永磁体安装在转子磁轭面上，永磁体的磁通直接穿过气隙进入定子，简单说就是永永磁体的磁通直接穿过气隙进入定子，简单说就是永 磁体磁通与气隙平面垂直。磁体磁通与气隙平面垂直。 图5表面安装的永磁体 聚磁安装聚磁安装 在图在图 6 6 中的永磁体嵌装在转子磁轭内，其磁通通过磁轭穿过气隙进入定子。中的永磁体嵌装在转子磁轭内，其磁通通过磁轭穿过气隙进入定子。永磁体磁通方向与永磁体磁通方向与 气隙平面平行，称为聚磁安装。气隙平面平行，称为聚磁安装。 图6 聚磁安装永磁体 表面安装相对聚磁安装要简单一些；表面安装相对聚磁安装要简单一些；聚磁安装可用磁通面积较大的永磁体，有利于提高气隙磁聚磁安装可用磁通面积较大的永磁体，有利于提高气隙磁 通密度。通密度。 聚磁安装的永磁体也可与气隙平面有一定夹角，也可与表面安装混合运用。聚磁安装的永磁体也可与气隙平面有一定夹角，也可与表面安装混合运用。