稀土永磁同步电机之盘式永磁电动机

    盘式永磁电动机的气隙是平面型的，气隙磁场是轴向的，所以又称为轴向磁场电机。 1821年，法拉第发明的世界上第一台电机就是轴向磁场盘式永磁电机。限于当时材料和工艺水平，盘式永磁电机未能得到进一步发展。然而，人们逐渐认识到普通圆柱式电机存在一些弱点，如冷却困难和转子铁心利用率低等．本世纪40年代起，轴向磁场盘式永磁电机重新受到了电机界的重视。目前，国外已开发了许多不同种类、不同结构的盘式水磁电机，其中，尤以盘式永磁直流电动机、盘式永磁同步电动机和盘式无刷直流电动机等应用最为广泛。

l盘式永磁电动机基本结构和特点

1 . 1盘式永磁直流电动机结构和特点

盘式永磁直流电动机的典型结构如图91所示，电机外形呈扁平状。定子上粘有多块扇形或圆柱形按N、S极性交替排列的永磁磁极，并固定在电枢一侧或两侧的端盖上。永磁体轴向磁化，从而在气隙中产生多极的轴向磁场。电枢通常无铁心，仅由导体以适当方式制成圆盘形。电枢绕组的有效导体在空间沿径向呈辐射状分布，各元件按一定规律与换向器联结成一体，绕组一般都采用常见的叠绕组或波绕组联结方式。由于电枢绕组直接放置在轴向气隙中，这种电机的气隙比圆柱式的大。

盘形电枢的制造是这种电机的制造关键。盘形绕组的成形工艺不仅决定着绕组本身的耐热、寿命和机械强度等，而且决定着气隙的大小，直接影响永磁材料的用量。按制造方法的不同，盘形电枢分为印制绕组电枢和线绕电枢两种，如图9一2所示

1）印制绕组的制造最初采用与印制电路相同的方法，并因此得名。出于经济性考虑，目前多采用由铜板冲制然后焊接制造而成的工艺。其电枢片最多不能超过8层，每层之间用高粘结强度的耐热绝缘材料隔开，在电枢片最内圈和最外圈处的连接点把各层电枢片连接起来，电枢片最内圈处的一层导体作为换向器用。这样，电机的热过载能力和机械稳定生受导体厚度（)的限制。印制绕组电枢制造精度较高，成本也高，但转动惯量很小。

2）线绕电枢的成形过程分为三个步骤：绕组元件成形；绕组元件与（带轴）换向器焊接成形；盘形电枢绝缘材料灌注成形。关键问题是在绕制时能使导体固定在正确位置上，特别是在换向器区域，无法采用机械固定方法．为此需要采用高精度的绕线机和专用卡具。

    除了常见的扇形磁极和圆柱形磁极外，盘式永磁直流电动机还常常采用环形磁极。一般来说，采用价格低廉的永磁材料如铁氧体时，可采用环形磁极结构，环形磁极容易装配，可以保证较小的气隙。而采用高性能永磁材料时大都采用扇形结构，扇形水磁体制造时容易保证质量，装配时调整余地大，但对装配要求较高。

盘式永磁直流电动机的特点是：轴向尺寸短，可适用于严格要求薄型安装的场合；采用无铁心电枢结构，不存在普通圆柱式电机由于齿槽引起的转矩脉动，转矩输出平稳；不存在磁滞和涡流损耗，可达到较高的效率；电枢绕组电感小，具有良好的换向性能；由于电枢绕组两端面直接与气隙接触，有利于电枢绕组散热，可取较大的电负荷；转动部分只是电枢绕组，转动惯量小，具有优良的快速反应性能，可用于频繁起动和制动的场合．

基于盘式水磁直流电动机优良的性能和较短的轴向尺寸．已被广泛应用于机器人、计算机外围设备、汽车空调器、录像机、办公自动化用品、电动自行车和家用电器等场合。盘式电动机要求严格的轴向装配尺寸，图9一1所示的结构由于永磁体结构的轴向不对称，存在着单边磁拉力，会造成电枢变形而影响电机的性能。同时，盘式永磁直流电动机由于工作气隙，如果磁路设计不合理，漏滋通将会很大。为了克服单边磁拉、减少漏磁，可以采用图9-3所示大力的双边永磁体结构。相应地，把图9-1所示的结构称为单边永磁体结构。

    在同体积永磁体情况下，采用双边永磁体结构比单边永磁体结构的气隙磁密可高出10％左右，而且改善了极面下气隙磁密的均匀性所以双边永磁体结构可以充分利用永磁材料，有利于提高电机性能、降低成本、缩小体积；但磁体加工工时及磁体的粘接工时都比单边永磁体结构有所增加。所以究竟采用哪种结构，应综合考虑有关因素。一般地，较大容量的电机应优先考虑采用双边永磁体结构。