轴向磁场无铁心无刷永磁盘式电机的设计.pdf

微电机 2002年第35卷第5期(总第128期) 设计与研究·DESIGN&RESEARCH?一。?一?一?一一?一一。。轴向磁场无铁心无刷永磁盘式电机的设计陈金涛,辜承林(华中科技大学。湖北武汉 430074) 摘要:·重点解决了电机主要尺寸确定和磁路分析计算问题,最后给出了一种磁极形状和线圈形状的优选方案。关键词:轴向磁场;无铁心;无刷;盘式电机中图分类号:TM302 文献标识码:A 文章编号:1001—6848(2002)05--OO14一O3 TheDesignofAxial--BrushlessCorelessDiscMotor CHENJin—ta0。GUCheng--lin (HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan430074·China) Abstract:Thepaperpresentsanewtypeofaxial—brushlesscorelessdiscmotorforwheel applications, . Keywords:axiaI—field;coreless;brushless;discmotor 1引言 2基本结构和原理传统永磁电机将绕组按一定规律嵌放在铁心槽中。这样,电机运行时,由于齿槽效应。电磁转矩会产生脉动。因此。人们研制了无槽式永磁电机,使转矩脉动大为改善。但是。由于铁心的存在,转动惯量大、响应速度慢、换向性能不理想(绕组电感较大)等问题依然存在。且轴向尺寸长。还严重限制了电机在多数具有薄型安装场合的应用。为此。以压缩轴向尺寸为目标,改传统电机中的径向磁场结构为轴向磁场结构。无铁心永磁盘式直流电动机得以研制。这种电机结构简单。控制灵活。换向性能好。特别适合于薄型安装场合。虽然在汽车、仪表、电动工具、电动车辆驱动中有广泛应用。但仍然存在电刷维护与经济调速等问题。在此基础上。为实现零维护和调速控制。本文研究无铁心无刷永磁盘式电机这类电机在电力助动车驱动领域有广泛需求及应用前景。然而。作为一种新型微特电机。轴向磁场无铁心无刷永磁盘式电机首先要解决设计理论与方法问题。要尽量缩小与有铁心电机绕组定位准确和节省永磁材料等方面的差距。充分展示独有的技术特点和性能优势。这也是本文讨论的重点。收稿日期2002—06—03 为克服单边磁拉力,减少漏磁,设计目标拟定为双转子结构的轴向磁场无铁心无刷永磁盘式电机, 其结构示意如图1所示。双转子和单定子构成双气隙;电枢无槽无铁心,由绕组注塑而成;转子由高性能永磁材料与钢板粘接。主磁路从一个极出发。轴向穿过气隙和与之相对的另一极。沿周向经过转子轭, 再穿过相邻的磁极和轴向气隙。最后沿转子轭部闭合。如图2所示。控制器根据位置传感器检测的转子枢极\ 图1 电机结构示意图位置信号,触发相应的电子开关元件,给电枢供电。径向通电导体在轴向磁场的作用下产生切向电磁力。驱动转子旋转。分析表明。采用双边磁体结构。气隙磁密比单边磁体结构高出109,5左右。并且可改善极面下磁密分布的均匀性L1]。即双转子结构可以更充分地利用永磁材