永磁同步電機(jī)之關(guān)于無(wú)槽無(wú)刷永磁直流電動(dòng)機(jī)

8 . 6 . 1特點(diǎn)及用途

1．特點(diǎn)

在電勵(lì)磁電動(dòng)機(jī)中，為了減少勵(lì)磁功率和勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)，必須把電動(dòng)機(jī)繞組放在電動(dòng)機(jī)槽中，而且氣隙做得應(yīng)盡可能小。但是，在使用高磁性能的永磁材料電動(dòng)機(jī)中，由于材料提供的勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)比較高，所以就可以把電動(dòng)機(jī)氣隙做得比較大些，這樣電動(dòng)機(jī)在設(shè)計(jì)與制造時(shí)把繞組放在氣隙中，而不是放在槽中。眾所周知，電動(dòng)機(jī)中由于齒槽的存在，而產(chǎn)生的齒諧波磁動(dòng)勢(shì)會(huì)帶來(lái)一系列的電磁問(wèn)題，進(jìn)而使電動(dòng)機(jī)性能變壞、效率降低、電磁噪聲加大。這樣，一種無(wú)槽無(wú)刷永磁電動(dòng)機(jī)的出現(xiàn)，就為電動(dòng)機(jī)的性能好、效率高、可靠性強(qiáng)帶來(lái)可能。

無(wú)槽無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)不僅具有普通無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，而且具有無(wú)齒槽效應(yīng)、繞組散熱條件好、電樞電感小等特點(diǎn)。因此，這種電動(dòng)機(jī)力矩波動(dòng)小、運(yùn)行平穩(wěn)、電磁噪聲低，特別適用于諸如家用電器、辦公設(shè)備、醫(yī)療儀器等要求低噪聲的場(chǎng)合。

無(wú)槽無(wú)刷永磁直流電動(dòng)機(jī)是近年來(lái)產(chǎn)生并得到發(fā)展的一種新型電動(dòng)機(jī)，把無(wú)槽結(jié)構(gòu)引人永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)，就是為了最大程度的利用稀土永磁材料的高性能，從而得到高性能無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的特殊設(shè)計(jì)，再配上優(yōu)良的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使其成為理想的伺服執(zhí)行元件。這種電動(dòng)機(jī)不僅具有普通無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速性能好、可靠性高、免維護(hù)和無(wú)換向火花等優(yōu)點(diǎn)，而且消除了齒槽效應(yīng)，具有轉(zhuǎn)矩波動(dòng)小、運(yùn)行平穩(wěn)、噪聲低、電樞電感小、定位干擾力矩小等一系列優(yōu)于普通無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的地方，成為一代很有發(fā)展前景的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)，從而引起人們相當(dāng)大的關(guān)注。

2．用途

無(wú)槽無(wú)刷永磁直流電動(dòng)機(jī)是為軍事需要而誕生的，隨著電子技術(shù)和永磁材料的不斷發(fā)展，如今已在民用事業(yè)中嶄露頭角，從江西喜泰電機(jī)有限公司開發(fā)應(yīng)用的100多種產(chǎn)品的情況來(lái)看，產(chǎn)品性能優(yōu)勢(shì)明顯，用戶反應(yīng)好，需求呼聲高，多領(lǐng)域應(yīng)用勢(shì)頭很旺；從技術(shù)層面來(lái)講，這些產(chǎn)品的功率范圍SW一22kw ,電流范圍1一120A，電壓范圍12 ? 480v，機(jī)座號(hào)范圍中34一幣360，足以和傳統(tǒng)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的現(xiàn)有產(chǎn)品范圍相提并論，其應(yīng)用領(lǐng)域遍及各行各業(yè)。故而，在與傳統(tǒng)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)選型對(duì)比中屢屢被優(yōu)先采用，市場(chǎng)占有率越來(lái)越高。尤其在全球資源倍感緊缺的今天，無(wú)槽無(wú)刷永磁直流電動(dòng)機(jī)效率高、體積小所帶動(dòng)的節(jié)能、降耗效益會(huì)越來(lái)越被人們重視。

8 . 6 . 2結(jié)構(gòu)及工藝特點(diǎn)

1．結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

無(wú)槽無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)是將無(wú)槽結(jié)構(gòu)引人傳統(tǒng)的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)，即將電樞繞組粘在定子鐵心表面，定子鐵心不存在齒槽結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖8一13所示，該電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)原理及方式與傳統(tǒng)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)相同。

    由于定子繞組所占位置是有效氣隙的組成部分，因此，這種電動(dòng)機(jī)的氣隙比普通無(wú)刷電動(dòng)機(jī)大得多。為了產(chǎn)生足夠的氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度，要求永磁體必須有大的剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度、矯頑力和磁能積。無(wú)槽無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)與無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)一樣，有電樞、永磁轉(zhuǎn)子、控制與驅(qū)動(dòng)電路等三部分：

l）電樞根據(jù)用途不同，電動(dòng)機(jī)可以做成徑向磁場(chǎng)，即圓柱式電動(dòng)機(jī)，也可以做成軸向磁場(chǎng)，即圓盤式電動(dòng)機(jī)。圓柱式電動(dòng)機(jī)的電樞鐵心為圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，由硅鋼片沖制而成，圓環(huán)沖成后疊壓在一起焊成整體結(jié)構(gòu)。電樞繞組由自粘性電磁線或普通電磁線繞制而成，繞制后排列成型放在電樞鐵心中用專用工具加熱自粘成型或浸膠壓制成型。為了使繞組壓制過(guò)程中不致壓破，常常在繞組內(nèi)外圓放一較薄絕緣套筒，并將它與電樞壓在一起。圓盤式電動(dòng)機(jī)的電樞鐵心也為一圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，但硅鋼片不需沖制，只要把硅鋼片剪成條料卷成圓環(huán)即可，這種鐵心不但制造簡(jiǎn)單，而且也節(jié)約材料。電樞繞組則需繞成扇形，繞成后直接壓在電樞鐵心上，其工藝與圓柱式電動(dòng)機(jī)相同，如果電動(dòng)機(jī)功率不大時(shí)，電樞繞組也可采用印制電路。

2）永磁轉(zhuǎn)子無(wú)槽無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)永磁轉(zhuǎn)子與無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)基本相同。但由于該種電動(dòng)機(jī)電氣氣隙較大，因而磁鋼體積也較大，高速時(shí)離心力也較大，有時(shí)離心力可能超過(guò)粘膠的剝離強(qiáng)度。為了使轉(zhuǎn)子磁鋼在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不致甩出。常常要在轉(zhuǎn)子表面加不導(dǎo)磁的不銹鋼圈進(jìn)行加固，而且要有一定的預(yù)應(yīng)力。

3）控制與驅(qū)動(dòng)電路無(wú)槽無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的控制與驅(qū)動(dòng)電路可以采用與無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)相同的電路。根據(jù)供電電源及要求不同而采用不同的驅(qū)動(dòng)與控制形式。

2．工藝特點(diǎn)

因?yàn)闊o(wú)槽無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)只是定子電樞與無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)不同，所以我們只討論定子電樞的制造工藝特點(diǎn)。電樞繞組繞制完成后，要在專用工藝裝備上放在鐵心中成型，并進(jìn)行固化或灌封，從而提高機(jī)械強(qiáng)度和絕緣強(qiáng)度，并改善散熱條件。

無(wú)槽以后電動(dòng)機(jī)在制造工藝上有以下幾個(gè)方面的變化：

l）由于沒(méi)有了嵌放電樞繞組的槽形，所以必須將電樞繞組制作成整體式圓筒形結(jié)構(gòu)即筒形線圈，然后將其安放到光滑的電樞鐵心圓環(huán)面上；

2）由于沒(méi)有承受電磁轉(zhuǎn)矩的槽形，因此要求筒形線圈的整體性好、強(qiáng)度高，與電樞鐵心的結(jié)合牢固，這必然要使用特殊技術(shù)手段才能實(shí)現(xiàn)；

3）由于位置檢測(cè)霍爾元件不能借助槽形來(lái)確保其正確的安裝位置，因此在制造過(guò)程中，位置檢測(cè)霍爾元件相對(duì)于繞組的邏輯位置必需用專門的儀器檢測(cè)確定；

4）就電動(dòng)機(jī)的整體結(jié)構(gòu)而言，其復(fù)雜程度降低了，有利于專業(yè)化生產(chǎn)。