Explicação para diferentes orientações do enrolamento do estator

Como leigo, estou tentando entender a configuração básica de um motor ou gerador de indução. Examinei muitos diagramas e fotos / cortes da fiação do estator e notei duas orientações diferentes para os enrolamentos:

Todos os diagramas / fotos que eu vi mostram um enrolamento individual na forma de um retângulo com cantos arredondados.

1. Tipo Um - O eixo do enrolamento aponta em direção ao eixo do rotor.
2. Tipo Dois - O eixo dos pontos de enrolamento fica a 90 graus do eixo do rotor.

A diferença entre essas duas orientações está dificultando para mim conceituar o "campo eletromagnético rotativo" que existe nos motores / geradores. Estou procurando uma explicação sobre os pólos por trás dessas duas orientações sinuosas.

[EDITAR]

Orientação de 45deg:

Orientação 0deg:

Orientação de 90 graus: não consigo encontrar uma agora.

Eu acho que você pode ter encontrado um bom exemplo de algo que eu estava procurando, que surgiu na minha resposta a esta pergunta . Ou seja, a diferença entre um motor enrolado sinusoidalmente e um motor enrolado trapezoidalmente.

A maneira pela qual um motor é enrolado controla a distribuição da densidade do fluxo magnético por todo o motor. Que, por sua vez, controla o formato do Back-EMF, que determina a melhor forma de acionar o motor (ou seja, qual método de comutação você escolhe). Os diferentes métodos de controle podem ser lidos na resposta acima mencionada.

Os diagramas abaixo são retirados da tese de mestrado de James Mevey . Este primeiro diagrama mostra dois motores simplificados. Cada um tem apenas um único enrolamento. O motor à esquerda possui ímãs em forma de senoidal e o motor à direita possui ímãs em forma de trapézio.

As densidades de fluxo resultantes são assim:

Ter ímãs da forma no motor direito e modificar a distribuição dos enrolamentos teria um efeito muito semelhante.

Eu acho que o seu motor de "orientação a 45 °" é sinusoidalmente enrolado. E se você fosse capaz de observar como os enrolamentos estão conectados e se sobrepõem, você deve ver como o campo magnético ficaria mais forte e mais fraco em um padrão sinusoidal.

E acho que o seu motor de "orientação 0 °" é enrolado trapezoidalmente. O que você quase pode ver, pois os enrolamentos estão distribuídos em apenas alguns grandes blocos.

Quanto ao seu motor de "orientação a 90 °", acho que você quer dizer isso:

Que é um animal totalmente diferente. Essa é uma foto do motor de fluxo axial menos épico de Shane Colton (LEAF) .

Os motores mostrados na parte superior da minha resposta e no OP são motores de fluxo radial . Nesse projeto, o rotor está do lado de dentro (ou ocasionalmente do lado de fora) dos enrolamentos do estator. Em um motor de fluxo axial , o rotor está na frente dos enrolamentos do estator.

Os benefícios de um motor de fluxo axial são que ele pode ser mais fino e mais leve, permitindo que ele se encaixe melhor em determinadas geometrias e mude a direção mais rapidamente.

A visualização do campo magnético rotativo pode ser difícil sem um bom software.

Mas geralmente um bom fabricante de motores fornece todos os detalhes sobre a melhor forma de acionar o motor na lateral da caixa. Ainda assim, as referências na resposta que eu vinculei acima e nesta resposta fornecem uma riqueza de informações (talvez demais) sobre o que exatamente está acontecendo dentro de um motor enquanto ele é acionado.

A primeira foto ("45deg") mostra um "enrolamento de volta", enquanto a segunda foto ("0deg") mostra um enrolamento distribuído para a onda sinusoidal. O objetivo de usar um sobre o outro tem muito a ver com a facilidade de fabricação e aplicação. A maioria dos processos de enrolamentos tenta facilitar a automação da inserção das bobinas nas fendas do estator. Os enrolamentos de colo geralmente precisam ser inseridos manualmente.

Pelo que sei, os enrolamentos são organizados como você vê para fins práticos. No primeiro, você pode ver que os enrolamentos não têm tanto cobre, nem o motor é muito grande, em comparação com o segundo. Isso significa que os próprios materiais físicos não são um desperdício. O núcleo de ferro é composto, em ambos os casos, por dentes em forma de "I"; assim, o campo magnético segue o ferro, não o enrolamento.

Motores tipo pan cake são máquinas de fluxo axial com os ímãs incorporados na placa do estator, digamos N na parte inferior e S na parte superior do primeiro ímã; e vice-versa para o ímã adjacente. Haverá um enorme não. de postes. O rotor pode ser um PCB que consiste em trilhas que emanam do centro do disco do rotor em direção à periferia externa - como os raios em uma roda de ciclo duplo - a parte saliente pode ser minimizada se houver um grande número. dos pólos do estator. (Você pode ver a imagem no motor do PCB no Google). Ele não pode ser usado para aplicações de alta potência - rotor e o eixo não terá força suficiente. A inércia será baixa; então, a resposta é muito rápida.