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内转子电机和外转子电机有什么区别?

学术研究2024.02.22
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永磁同步电机按照转子在电机内的位置可以分为外转子结构和内转子结构,区别就是里面转还是外面转,里面转是内转子结构,外面转是外转子结构。

通常转动部分是嵌磁钢的部分,即转子;不转的部分是线圈部分,即定子。下面我们一起来聊一聊永磁电机内转子与外转子的区别。


在实际应用中,内转子和外转子有以下区别:
1、旋转位置差异。内转子,即电机传动部分在内部,外壳处于静态,内部旋转;外转子是内部静态,外部外壳转动。通常来说,嵌磁钢(永磁体)部分会转动,而线圈部分不转动,根据永磁体镶嵌工艺与位置,也可以分辨外转子和内转子。

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2、永磁体积大小。外转子永磁体积小,轴向尺寸小,系统运行稳定性好。内转子永磁体积大,轴向尺寸对应也就更大,重心高,运行稳定性差。
3、转速。以相同的直流无刷电机为例,内转子电机的转速要明显高于外转子电机。
4、应用。内转子常被应用至电机、发电机、燃气轮机以及压缩机等动力机械,而外转子则通常被安装在叶轮李,承担散热冷却的作用。

外转子电机的特点是定子固定在靠轴中间位置不动,转子在定子的外围旋转,也属径向气隙磁通结构,与内转子结构相比是转子与定子换了个位置,图1是外转子发电机平面图,定子在电机内部称为内定子,转子在电机外周,称为外转子。

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图1—外转子发电机平面图

直驱外转子永磁风力发电机

下面介绍直驱外转子永磁风力发电机组的组成与结构,通过一个永磁外转子发电机模型介绍其构造,图3左图是内定子铁心图,定子铁心由导磁良好的硅钢片叠成,定子铁心外周有许多槽,发电机的绕组就嵌装在槽内,绕组是按三相规律分布。

一般大型直驱风力发电机外转子有30至40对磁极,定子槽数为180至240个左右。为了清晰显示内定子铁心的构造,本模型的线圈槽数比实际直驱发电机要少得多。

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图2--直驱发电机内定子铁心与绕组

定子铁心安装在定子支架上,定子支架一端有安装到机舱机座的法兰,另一端是外转子转轴,也是风力发电机的主轴,主轴要负担整个风轮与外转子的重量与风力,主轴与法兰盘要有很高的强度
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图3—直驱发电机内定子结构

图4是外转子结构剖视图,在两个方向展示其结构。外转子如同一个桶套在定子外侧,由导磁良好的铁质材料制成,在“桶”的内圆周固定有永久磁铁做成的磁极,“桶”就是转子的磁轭,这种结构的优点之一是磁极固定较容易,不会因为离心力而脱落,外转子磁轭固定在转子轴套上。
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图4—直驱发电机外转子结构

把外转子安装在发电机主轴上,组成外转子发电机,下图从两个方向展示其结构。外转子轴套既固定外转子,还要安装整个风轮,承受很大的负荷,所以通过两个大轴承安装在发电机主轴上。
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内转子与外转子的优缺点为:
内转子的优点包括扇叶轻便、电机易生产以及组装、成本较低等,但存在电机升温快、功耗大、电压不稳定容易损坏电机,寿命短等问题。
外转子的优点在于可以制作成全封闭结构,启动后便可以迅速运转,功耗低、转速高、高效,使用寿命长,但是密封性差,转子惯性大,噪音大,在动平衡方面要求高。


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