三相永磁同步電機之盤式永磁同步電動機結(jié)構(gòu)和特點

    盤式永磁同步電動機的典型結(jié)構(gòu)如圖9一4所示，其定、轉(zhuǎn)子均為圓盤形，在電機中對等放置，產(chǎn)生軸向的氣隙磁場。定子鐵心一般由雙面絕緣的冷軋硅鋼片帶料沖制卷繞而成，定子繞組有效導(dǎo)體在空間呈徑向分布。轉(zhuǎn)子為高磁能積的永磁體和強化纖維樹脂灌封而成的薄圓盤。盤式定子鐵心的加工是這種電機的制造關(guān)鍵。近年來，采用鋼帶卷繞的沖卷機床來制造盤式永磁電機鐵心既節(jié)省材料，又簡化工藝，促使盤式永磁電機迅速發(fā)展。這種電機軸向尺寸短、重量輕、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊。由于勵磁系統(tǒng)無損耗．電機運行效率高。由于定轉(zhuǎn)子對等排列，定子繞組具有良好的散熱條件，可獲得很高的功率密度．這種電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動質(zhì)量小，機電時間常數(shù)小，峰值轉(zhuǎn)矩和堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩高，轉(zhuǎn)矩質(zhì)量比大，低速運行平穩(wěn)，具有優(yōu)越的動態(tài)性能以盤式水磁同步電動機為執(zhí)行元件的伺服傳動系統(tǒng)是新一代機電一體化組件，具有不用齒輪、精度高、響應(yīng)決、加速度大、轉(zhuǎn)矩波動小、過載能力高等優(yōu)點，應(yīng)用于數(shù)控機床、機器人、雷達跟蹤等高精度系統(tǒng)中盤式永磁同步電動機有多種結(jié)構(gòu)型式，按照定轉(zhuǎn)子數(shù)量和相對位置可大致分為以下四種：

1）中間轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)這種結(jié)構(gòu)（如圖9一4所示）可使電機獲得最小的轉(zhuǎn)動慣量和最優(yōu)的散熱條件。它由雙定子和單轉(zhuǎn)子組成雙氣隙，其定子鐵心分有齒槽和無齒槽兩種，有齒槽定子加工時采用專用的沖卷床，使鐵心的沖借和卷繞一次成形，這樣既提高了硅鋼片的利用率，又可降低電機損耗。

2）單定子、單轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)這種結(jié)構(gòu)（如圖95所示）最為簡單，但由于其定子同時作為旋轉(zhuǎn)磁極的磁回路，需要推力軸承以保證轉(zhuǎn)子不致發(fā)生軸向串動。而且轉(zhuǎn)子磁場在定子中交變，會引起損耗，導(dǎo)致電機的效率降低。

3）中間定子結(jié)構(gòu)由雙轉(zhuǎn)子和單定子組成雙氣隙，如圖9一6所示。定子鐵心一般不開槽，定子繞組既可以粘結(jié)在鐵心上，也可以均勻環(huán)繞于鐵心上，形成環(huán)形繞組定子。轉(zhuǎn)子為高性能永磁材料粘結(jié)在實心鋼構(gòu)成的圓盤上如圖97所示，所以這種電機的轉(zhuǎn)動慣量比中間轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)要大。

4）多盤式結(jié)構(gòu)由多定子和多轉(zhuǎn)子交錯排列組成多氣隙，如圖98所示．采用多盤式結(jié)構(gòu)可進一步提高盤式永磁同步電動機轉(zhuǎn)矩，特別適合于大力矩直接傳動裝置。

L3盤式無刷直流電動機

盤式無刷直流電動機借助位置傳感器來檢測轉(zhuǎn)子的位置．所檢測出的信號去觸發(fā)相應(yīng)的電子換向線路以實現(xiàn)無接觸式換流。從理論L說，其電機本體結(jié)構(gòu)可以是上述盤式永磁同步電動機中任何一種，只不過繞組有所改變，即宜采用少槽或集中繞組以使反電動勢波形接近梯形波。同時，為了保證位置傳感器的安裝精度，應(yīng)盡量選用較少的極數(shù)。實際上，大多數(shù)盤式無刷直流電動機是無槽結(jié)構(gòu)，這種電機反電動勢非常接近于梯形波，易于通過調(diào)節(jié)極弧系數(shù)來減小轉(zhuǎn)矩脈動；同時，無槽結(jié)構(gòu)電樞繞組電感小，可以得到線性的機械特性曲線。電樞繞組聯(lián)結(jié)方式和換向線路等內(nèi)容在第7章中已有詳細敘述，此處不再贅述。

2盤式永磁電動機空載進場計算

大多數(shù)盤式永磁電動機采用無槽結(jié)構(gòu)，氣隙較大，電樞反應(yīng)作用較弱，通?？梢院雎圆挥?。只有當功率密度非常高時，才需考慮電樞反應(yīng)的去磁效應(yīng)。所以盤式永磁電動機的空載磁場分析，對這類結(jié)構(gòu)電動機的設(shè)計尤為重要。不失一般性，本節(jié)以單邊永磁體結(jié)構(gòu)的盤式永磁直流電動機為例進行分析。

2.1主磁路結(jié)構(gòu)

盤式永磁直流電動機磁場分布比較復(fù)雜．僅就主磁路而言，主磁通同時經(jīng)由兩條磁路閉合，一條磁路的磁通經(jīng)過氣隙、磁扼和端蓋而閉合，如圖99a所示；另一條磁路的磁通從N極出發(fā)，經(jīng)過氣隙、磁扼，再經(jīng)過氣隙到達S極，最后經(jīng)扼部返回N極，如圖g一gb所示。由于電機中各部分磁密分布是不均勻的，不同半徑處的磁路長度也不相同，這就使這種電機的磁路計算比圓柱式電機復(fù)雜。而主磁通在磁扼中的特殊分布．更增加了這種電機磁路計算的難度但由于盤式永磁直流電動機氣隙較長，主磁路一般不飽和，對于工程設(shè)計可取平均直徑處如圖9一gb所示的磁路作為盤式永磁直流電動機的主磁路進行分析。