稀土永磁同步電機之盤式永磁電動機

    盤式永磁電動機的氣隙是平面型的，氣隙磁場是軸向的，所以又稱為軸向磁場電機。 1821年，法拉第發(fā)明的世界上第一臺電機就是軸向磁場盤式永磁電機。限于當時材料和工藝水平，盤式永磁電機未能得到進一步發(fā)展。然而，人們逐漸認識到普通圓柱式電機存在一些弱點，如冷卻困難和轉(zhuǎn)子鐵心利用率低等．本世紀40年代起，軸向磁場盤式永磁電機重新受到了電機界的重視。目前，國外已開發(fā)了許多不同種類、不同結構的盤式水磁電機，其中，尤以盤式永磁直流電動機、盤式永磁同步電動機和盤式無刷直流電動機等應用最為廣泛。

l盤式永磁電動機基本結構和特點

1 . 1盤式永磁直流電動機結構和特點

盤式永磁直流電動機的典型結構如圖91所示，電機外形呈扁平狀。定子上粘有多塊扇形或圓柱形按N、S極性交替排列的永磁磁極，并固定在電樞一側(cè)或兩側(cè)的端蓋上。永磁體軸向磁化，從而在氣隙中產(chǎn)生多極的軸向磁場。電樞通常無鐵心，僅由導體以適當方式制成圓盤形。電樞繞組的有效導體在空間沿徑向呈輻射狀分布，各元件按一定規(guī)律與換向器聯(lián)結成一體，繞組一般都采用常見的疊繞組或波繞組聯(lián)結方式。由于電樞繞組直接放置在軸向氣隙中，這種電機的氣隙比圓柱式的大。

盤形電樞的制造是這種電機的制造關鍵。盤形繞組的成形工藝不僅決定著繞組本身的耐熱、壽命和機械強度等，而且決定著氣隙的大小，直接影響永磁材料的用量。按制造方法的不同，盤形電樞分為印制繞組電樞和線繞電樞兩種，如圖9一2所示

1）印制繞組的制造最初采用與印制電路相同的方法，并因此得名。出于經(jīng)濟性考慮，目前多采用由銅板沖制然后焊接制造而成的工藝。其電樞片最多不能超過8層，每層之間用高粘結強度的耐熱絕緣材料隔開，在電樞片最內(nèi)圈和最外圈處的連接點把各層電樞片連接起來，電樞片最內(nèi)圈處的一層導體作為換向器用。這樣，電機的熱過載能力和機械穩(wěn)定生受導體厚度（)的限制。印制繞組電樞制造精度較高，成本也高，但轉(zhuǎn)動慣量很小。

2）線繞電樞的成形過程分為三個步驟：繞組元件成形；繞組元件與（帶軸）換向器焊接成形；盤形電樞絕緣材料灌注成形。關鍵問題是在繞制時能使導體固定在正確位置上，特別是在換向器區(qū)域，無法采用機械固定方法．為此需要采用高精度的繞線機和專用卡具。

    除了常見的扇形磁極和圓柱形磁極外，盤式永磁直流電動機還常常采用環(huán)形磁極。一般來說，采用價格低廉的永磁材料如鐵氧體時，可采用環(huán)形磁極結構，環(huán)形磁極容易裝配，可以保證較小的氣隙。而采用高性能永磁材料時大都采用扇形結構，扇形水磁體制造時容易保證質(zhì)量，裝配時調(diào)整余地大，但對裝配要求較高。

盤式永磁直流電動機的特點是：軸向尺寸短，可適用于嚴格要求薄型安裝的場合；采用無鐵心電樞結構，不存在普通圓柱式電機由于齒槽引起的轉(zhuǎn)矩脈動，轉(zhuǎn)矩輸出平穩(wěn)；不存在磁滯和渦流損耗，可達到較高的效率；電樞繞組電感小，具有良好的換向性能；由于電樞繞組兩端面直接與氣隙接觸，有利于電樞繞組散熱，可取較大的電負荷；轉(zhuǎn)動部分只是電樞繞組，轉(zhuǎn)動慣量小，具有優(yōu)良的快速反應性能，可用于頻繁起動和制動的場合．

基于盤式水磁直流電動機優(yōu)良的性能和較短的軸向尺寸．已被廣泛應用于機器人、計算機外圍設備、汽車空調(diào)器、錄像機、辦公自動化用品、電動自行車和家用電器等場合。盤式電動機要求嚴格的軸向裝配尺寸，圖9一1所示的結構由于永磁體結構的軸向不對稱，存在著單邊磁拉力，會造成電樞變形而影響電機的性能。同時，盤式永磁直流電動機由于工作氣隙，如果磁路設計不合理，漏滋通將會很大。為了克服單邊磁拉、減少漏磁，可以采用圖9-3所示大力的雙邊永磁體結構。相應地，把圖9-1所示的結構稱為單邊永磁體結構。

    在同體積永磁體情況下，采用雙邊永磁體結構比單邊永磁體結構的氣隙磁密可高出10％左右，而且改善了極面下氣隙磁密的均勻性所以雙邊永磁體結構可以充分利用永磁材料，有利于提高電機性能、降低成本、縮小體積；但磁體加工工時及磁體的粘接工時都比單邊永磁體結構有所增加。所以究竟采用哪種結構，應綜合考慮有關因素。一般地，較大容量的電機應優(yōu)先考慮采用雙邊永磁體結構。