轴向磁通电机,亦称盘式电机或圆盘电机,其气隙呈平面型,磁场沿轴向分布,具有结构紧凑、体积小、重量轻及转矩密度高等特点。和目前主流的径向磁通电机相比,轴向磁通电机的定子、转子呈盘状平行排列,在结构上天然具备更大的直径尺寸。

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 filed machines)。
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。
单一盘式结构
中间转子-双定子结构(S-R-S)
当前工程应用中最主流的构型。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,该结构广泛应用于高性能驱动电机,尤其适合对可靠性与热稳定性要求严苛的场景。
中间转子结构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。
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。
该结构的优势在于便于实现无铁芯或薄铁芯绕组设计,降低涡流损耗,适用于高速、低惯量应用场景。然而,其定子装配难度较高,且因绕组被夹在两转子之间,散热条件较差,常需额外设计内部冷却风道或液冷通道。
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。目前多见于特种装备或实验样机,尚未大规模商业化。
盘式电机应用场景
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