вступ:Двигуни з осьовим полем мають плоский повітряний зазор і осьове магнітне поле, тому їх також називають дисковими або циркулярними двигунами. Двигуни аксіального поля компактні, невеликі за розміром, легкі та мають високу щільність крутного моменту. Першим у світі електродвигуном був дисковий генератор Фарадея.
Характеристики дискового двигуна
1) Плоска форма та короткий осьовий розмір, що робить їх особливо придатними для застосувань із суворими обмеженнями простору.
2) Повітряний зазор плоский, а магнітне поле повітряного зазору є осьовим, звідси і назва двигуна з осьовим полем.
3) Принцип роботи дискових двигунів такий же, як і колонних.
1. Будова дискового двигуна
Дискові двигуни мають різні конфігурації, зокрема одно-дискові, подвійні-дискові та композитні-дискові.
У традиційних конструкціях двигуна статор знаходиться на периферії, а ротор обертається посередині (див. нижній правий малюнок). Зазор між статором і ротором являє собою циліндричну поверхню (див. нижній лівий малюнок). Напів-прозора циліндрична поверхня на малюнку є поверхнею повітряного зазору. Магнітні силові лінії перпендикулярні до поверхні повітряного зазору та паралельні напрямку діаметра в цій точці, що називається радіальним потоком повітряного зазору.
У більшості двигунів дискового-типу і статор, і ротор мають форму-диска, а повітряний зазор між ними є площиною, перпендикулярною до валу двигуна. На нижньому лівому малюнку показано площину повітряного зазору, зображену напів-прозоро. Магнітні силові лінії перпендикулярні до площини повітряного зазору та паралельні напрямку вала, що називається осьовим потоком повітряного зазору. 1. Одиночна дискова структура
Конструкція одного диска проста, але для вирішення проблеми дисбалансу осьової сили щільність крутного моменту не дуже висока, і вона в основному використовується в генераторах.
2. Проміжний ротор
Структура подвійного статора-проміжного ротора (S-R-S) являє собою диск ротора з магнітами, встановленими в центрі, з сердечниками обмотки статора на обох кінцях. Щільність крутного моменту збільшується, а магнітне тягування сердечників з обох сторін може компенсувати одне одного, вирішуючи проблему незбалансованої осьової сили. Ще однією перевагою конструкції проміжного ротора є дуже висока ефективність розсіювання тепла обмоток і сердечників.
Конструкція проміжного ротора стала основною конфігурацією, перш за все тому, що зібрати статор і ротор легше з високою-точністю позиціонування. В одному зображеному прикладі статор безпосередньо з’єднаний із шасі за допомогою зварювання. Структурі проміжного ротора відповідає структура проміжного статора, яку також називають структурою внутрішнього статора. У цій конструкції два диски ротора розташовані зовні, а статор — усередині.
3. Проміжний статор
Проміжний статор-Двороторна структура (R-S-R): проміжна статорна структура також має подвійний повітряний зазор і може досягти балансу осьових сил. Однак цей баланс відображається на валу ротора; кожен окремий диск ротора все ще піддається односторонній силі. Тому деформацію осьового відхилення диска ротора необхідно ретельно розрахувати, щоб уникнути великої нерівномірності товщини повітряного зазору.
Унікальною перевагою проміжної структури статора є її придатність для структур без сердечника або з тонким -серцем. Однак недоліком є складність розташування та складання статора. Структура проміжного статора має нижчі характеристики розсіювання тепла порівняно зі структурою проміжного ротора, оскільки обмотки є основним джерелом тепла. Оскільки обмотки не контактують безпосередньо з торцевими кришками, ефективність розсіювання тепла дуже низька, і тепло легко накопичується в дисках. Тому необхідно спроектувати додатковий внутрішній шлях охолодження повітря.
4. Багато-дискова композиційна структура
Багато-дискова композитна структура — це, по суті, осьова суперпозиція проміжної структури статора та проміжної роторної структури. Ця конструкція може забезпечити високу щільність крутного моменту, але її збірка та конструкція дуже складні, і вона зазвичай не використовується.
