横向磁通爪极式永磁发电机
Transverse flux Structure of Claw-pole type Generator

本节将介绍横向磁通永磁发电机的另一种基本形式,该模型结构有些类似于爪极发电机,的确是有许多相似之处,但在爪极发电机转子中利用横向磁通产生多极磁场,从发电原理讲仍是径向气隙磁通。

本节介绍的横向磁通永磁发电机是外转子结构,内定子采用爪极结构,见图1。

横向磁通电机内定子

 图1--横向磁通电机内定子

多个L状的爪极上下对称交错安装在定子磁轭外圆周,见图2,为看清爪极结构在图中隐去正面的部分爪极。

横向磁通电机内定子(2)

图2--横向磁通电机内定子(2)

圆环状线圈绕组安装在定子上下爪极的中间,组成内定子,见图3。

横向磁通电机内定子与线圈绕组

图3--横向磁通电机内定子与线圈绕组

内定子安装在定子底座上,定子底座也是电机的下端盖,在底座中间有电机转轴,见图4。

横向磁通电机内定子与底座

图4--横向磁通电机内定子与底座

电机转子的磁极由多个永磁体组成,转子磁轭也是电机的上端盖,在磁轭内圆面安装永磁体磁极,见图5(是底朝上摆放)。永磁体磁极磁通方向为径向,相邻磁极的磁通方向相反,磁极总数与定子爪极数相同,都为偶数。

横向磁通电机外转子

图5--横向磁通电机外转子

把外转子插入定子轴,在定子爪极与转子磁极间有气隙,转子可以自由旋转,气隙的磁通方向为径向,见图6,为清晰看结构,定子右侧隐去几个爪极,绕组截去一段。

横向磁通电机剖面图

图6--横向磁通电机剖面图
设定红色永磁体磁通方向向外,蓝色永磁体磁通方向指向中心,在图7中,所有红色磁极对齐定子的上爪极,所有蓝色磁极对齐定子的下爪极,此时磁力线从蓝色磁极经过气隙到下爪极,经过定子磁轭到上爪极,经过气隙到红色磁极,经过转子磁轭回到蓝色磁极,磁力线围绕定子线圈形成回路,对于所有的磁极与爪极的磁力线环绕方向都是相同的。

横向磁通电机立体剖面图1

图7--横向磁通电机立体剖面图1

当转子顺时针转一个磁极角度,所有红色磁极对齐定子的下爪极,所有蓝色磁极对齐定子的上爪极,见图8。此时磁力线从蓝色磁极经过气隙到上爪极,经过定子磁轭到下爪极,经过气隙到红色磁极,再经过转子磁轭回到蓝色磁极,磁力线围绕定子线圈形成回路,对于所有的磁极与爪极的磁力线环绕方向都是相同的,环绕方向与与图7时相反。

横向磁通电机立体剖面图2

图8--横向磁通电机立体剖面图2

转子每转动一个磁极角度,环绕定子线圈的磁通方向翻转一次,当转子连续旋转时,定子线圈就感生出交流电来。

与爪极发电机不同的是,爪极发电机的爪极是作为转子磁极使用的,爪极的磁通方向是不变的,可用普通软铁制作爪极;在本例中,爪极中的磁通是反复翻转方向的,必须用硅钢片叠制成,以减小涡流损耗,定子磁轭也是一样,所以制作上要复杂得多。

 
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