漲知識 講解橫向磁通爪極式永磁發電機

2021-02-15 電力專家聯盟


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接上篇：講解橫向磁通永磁發電機原理

本節將介紹橫向磁通永磁發電機的另一種基本形式，該模型結構有些類似於爪極發電機，的確是有許多相似之處，但在爪極發電機轉子中利用橫向磁通產生多極磁場，從發電原理講仍是徑向氣隙磁通。

本節介紹的橫向磁通永磁發電機是外轉子結構，內定子採用爪極結構，見圖1。

 圖1 橫向磁通電機內定子

多個L狀的爪極上下對稱交錯安裝在定子磁軛外圓周，見圖2，為看清爪極結構在圖中隱去正面的部分爪極。

圖2 橫向磁通電機內定子（2）

圓環狀線圈繞組安裝在定子上下爪極的中間，組成內定子，見圖3。

圖3 橫向磁通電機內定子與線圈繞組

內定子安裝在定子底座上，定子底座也是電機的下端蓋，在底座中間有電機轉軸，見圖4。

圖4 橫向磁通電機內定子與底座

電機轉子的磁極由多個永磁體組成，轉子磁軛也是電機的上端蓋，在磁軛內圓面安裝永磁體磁極，見圖5（是底朝上擺放）。永磁體磁極磁通方向為徑向，相鄰磁極的磁通方向相反，磁極總數與定子爪極數相同，都為偶數。

圖5 橫向磁通電機外轉子

把外轉子插入定子軸，在定子爪極與轉子磁極間有氣隙，轉子可以自由旋轉，氣隙的磁通方向為徑向，見圖6，為清晰看結構，定子右側隱去幾個爪極，繞組截去一段。

圖6 橫向磁通電機剖面圖


設定紅色永磁體磁通方向向外，藍色永磁體磁通方向指向中心，在圖7中，所有紅色磁極對齊定子的上爪極，所有藍色磁極對齊定子的下爪極，此時磁力線從藍色磁極經過氣隙到下爪極，經過定子磁軛到上爪極，經過氣隙到紅色磁極，經過轉子磁軛回到藍色磁極，磁力線圍繞定子線圈形成迴路，對於所有的磁極與爪極的磁力線環繞方向都是相同的。

圖7 橫向磁通電機立體剖面圖1

當轉子順時針轉一個磁極角度，所有紅色磁極對齊定子的下爪極，所有藍色磁極對齊定子的上爪極，見圖8。此時磁力線從藍色磁極經過氣隙到上爪極，經過定子磁軛到下爪極，經過氣隙到紅色磁極，再經過轉子磁軛回到藍色磁極，磁力線圍繞定子線圈形成迴路，對於所有的磁極與爪極的磁力線環繞方向都是相同的，環繞方向與與圖7時相反。

圖8 橫向磁通電機立體剖面圖2


轉子每轉動一個磁極角度，環繞定子線圈的磁通方向翻轉一次，當轉子連續旋轉時，定子線圈就感生出交流電來。

與爪極發電機不同的是，爪極發電機的爪極是作為轉子磁極使用的，爪極的磁通方向是不變的，可用普通軟鐵製作爪極；在本例中，爪極中的磁通是反覆翻轉方向的，必須用矽鋼片疊製成，以減小渦流損耗，定子磁軛也是一樣，所以製作上要複雜得多。

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