三相永磁同步电机之盘式永磁同步电动机结构和特点

    盘式永磁同步电动机的典型结构如图9一4所示，其定、转子均为圆盘形，在电机中对等放置，产生轴向的气隙磁场。定子铁心一般由双面绝缘的冷轧硅钢片带料冲制卷绕而成，定子绕组有效导体在空间呈径向分布。转子为高磁能积的永磁体和强化纤维树脂灌封而成的薄圆盘。盘式定子铁心的加工是这种电机的制造关键。近年来，采用钢带卷绕的冲卷机床来制造盘式永磁电机铁心既节省材料，又简化工艺，促使盘式永磁电机迅速发展。这种电机轴向尺寸短、重量轻、体积小、结构紧凑。由于励磁系统无损耗．电机运行效率高。由于定转子对等排列，定子绕组具有良好的散热条件，可获得很高的功率密度．这种电机转子的转动质量小，机电时间常数小，峰值转矩和堵转转矩高，转矩质量比大，低速运行平稳，具有优越的动态性能以盘式水磁同步电动机为执行元件的伺服传动系统是新一代机电一体化组件，具有不用齿轮、精度高、响应决、加速度大、转矩波动小、过载能力高等优点，应用于数控机床、机器人、雷达跟踪等高精度系统中盘式永磁同步电动机有多种结构型式，按照定转子数量和相对位置可大致分为以下四种：

1）中间转子结构这种结构（如图9一4所示）可使电机获得最小的转动惯量和最优的散热条件。它由双定子和单转子组成双气隙，其定子铁心分有齿槽和无齿槽两种，有齿槽定子加工时采用专用的冲卷床，使铁心的冲借和卷绕一次成形，这样既提高了硅钢片的利用率，又可降低电机损耗。

2）单定子、单转子结构这种结构（如图95所示）最为简单，但由于其定子同时作为旋转磁极的磁回路，需要推力轴承以保证转子不致发生轴向串动。而且转子磁场在定子中交变，会引起损耗，导致电机的效率降低。

3）中间定子结构由双转子和单定子组成双气隙，如图9一6所示。定子铁心一般不开槽，定子绕组既可以粘结在铁心上，也可以均匀环绕于铁心上，形成环形绕组定子。转子为高性能永磁材料粘结在实心钢构成的圆盘上如图97所示，所以这种电机的转动惯量比中间转子结构要大。

4）多盘式结构由多定子和多转子交错排列组成多气隙，如图98所示．采用多盘式结构可进一步提高盘式永磁同步电动机转矩，特别适合于大力矩直接传动装置。

L3盘式无刷直流电动机

盘式无刷直流电动机借助位置传感器来检测转子的位置．所检测出的信号去触发相应的电子换向线路以实现无接触式换流。从理论L说，其电机本体结构可以是上述盘式永磁同步电动机中任何一种，只不过绕组有所改变，即宜采用少槽或集中绕组以使反电动势波形接近梯形波。同时，为了保证位置传感器的安装精度，应尽量选用较少的极数。实际上，大多数盘式无刷直流电动机是无槽结构，这种电机反电动势非常接近于梯形波，易于通过调节极弧系数来减小转矩脉动；同时，无槽结构电枢绕组电感小，可以得到线性的机械特性曲线。电枢绕组联结方式和换向线路等内容在第7章中已有详细叙述，此处不再赘述。

2盘式永磁电动机空载进场计算

大多数盘式永磁电动机采用无槽结构，气隙较大，电枢反应作用较弱，通常可以忽略不计。只有当功率密度非常高时，才需考虑电枢反应的去磁效应。所以盘式永磁电动机的空载磁场分析，对这类结构电动机的设计尤为重要。不失一般性，本节以单边永磁体结构的盘式永磁直流电动机为例进行分析。

2.1主磁路结构

盘式永磁直流电动机磁场分布比较复杂．仅就主磁路而言，主磁通同时经由两条磁路闭合，一条磁路的磁通经过气隙、磁扼和端盖而闭合，如图99a所示；另一条磁路的磁通从N极出发，经过气隙、磁扼，再经过气隙到达S极，最后经扼部返回N极，如图g一gb所示。由于电机中各部分磁密分布是不均匀的，不同半径处的磁路长度也不相同，这就使这种电机的磁路计算比圆柱式电机复杂。而主磁通在磁扼中的特殊分布．更增加了这种电机磁路计算的难度但由于盘式永磁直流电动机气隙较长，主磁路一般不饱和，对于工程设计可取平均直径处如图9一gb所示的磁路作为盘式永磁直流电动机的主磁路进行分析。