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永磁無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)有多種。按氣隙磁通方向，可分為徑向磁路和軸向磁路結(jié)構(gòu)。在徑向磁路結(jié)構(gòu)中，按轉(zhuǎn)子與定子相對(duì)關(guān)系又可分為內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式。按永磁體在轉(zhuǎn)子上的安放方式不同，又可分為表面貼裝式(以下簡稱為表點(diǎn)式)永磁體（SMPM）、埋入式永磁體( Inset PM)和內(nèi)置式永磁體(IPM)。內(nèi)置式的永磁體完全嵌入在轉(zhuǎn)子鐵心內(nèi)部，所以又稱為內(nèi)嵌式，由于內(nèi)嵌方式的不同，常見的有徑向形、切向形、V形徑向等。軸向磁路永磁體(AFPM)結(jié)構(gòu)包括有單片結(jié)構(gòu)和多片結(jié)構(gòu)等。近年出現(xiàn)一種稱為橫向磁通( Transverse-fiux)新轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。此外，還有雙電機(jī)結(jié)構(gòu)方案。
永磁無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁路基本結(jié)構(gòu)形式
（a）弧形磁片表貼式 （b）有外套的弧形磁片表貼式 （c）磁環(huán)式 （d）面包式
（e）一半磁片的面包式 （f）埋入式 （g）內(nèi)置切向式 （h）內(nèi)置徑向式 （i）內(nèi)置V形徑向式
永磁無刷直流電機(jī)中，表面貼裝式最為常用。在表貼式轉(zhuǎn)子中有多種不同設(shè)計(jì)。例如，圖片中（a）是一種最常見的弧形磁片粘貼在轉(zhuǎn)子鐵心表面的結(jié)構(gòu)，磁片內(nèi)外圓可以采用不同心設(shè)計(jì)而形成不等寬氣隙，使反電動(dòng)勢(shì)波形接近正弦波。圖片中（d）所示的磁片截面按“面包”形的設(shè)計(jì)，底部是平的，平面的底部磁片更容易粘貼在轉(zhuǎn)子鐵心表面上，并且能夠得到接近正弦形氣隙磁通密度分布。圖片中（e）是對(duì)圖片中（d）結(jié)構(gòu)的修改，只有使用一半的磁片。安放有相同極性的磁片，其余兩個(gè)極是凸起的軟鐵。由于僅使用一半數(shù)目的磁片，降低了成本。但是，一片磁片要為兩個(gè)氣隙提供必要的磁通，必須使用較厚的磁片，以避免退磁。圖片中（c）所示的磁環(huán)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，磁環(huán)套人轉(zhuǎn)子軛后進(jìn)行磁化，其機(jī)械的一體性提高了抗離心力能力，黏性磁體材料比較適合采用這樣的結(jié)構(gòu)。
由于離心力的存在，限制了永磁無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)速的提高。內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造的一個(gè)重要問題是如何保持表面貼裝磁片避免旋轉(zhuǎn)時(shí)脫落，造成事故。在小型電機(jī)中，常見方法是使用良好的膠黏劑黏結(jié)，更保險(xiǎn)的設(shè)計(jì)是在磁體外面熱套非磁性不銹鋼套。在較大功率電機(jī)轉(zhuǎn)子表面纏繞經(jīng)環(huán)氧樹脂浸漬的高強(qiáng)度的玻璃纖維或碳素纖維。
外轉(zhuǎn)子的SMPM永磁無刷直流電機(jī)與具有相同的電機(jī)外部直徑的內(nèi)轉(zhuǎn)子式SMPM永磁無刷直流電機(jī)相比較，有更大的氣隙直徑，由于轉(zhuǎn)矩與氣隙直徑的二次方成正比，這樣，相同輸出轉(zhuǎn)矩的外轉(zhuǎn)子式電機(jī)，其長度可減少，重量更輕。特別是在中高速電機(jī)中，外轉(zhuǎn)子表面貼裝式電機(jī)提供了獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，轉(zhuǎn)子的外殼結(jié)構(gòu)便于對(duì)磁體的離心力防護(hù)。此外，外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的高轉(zhuǎn)動(dòng)慣量非常有效地減少轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。基于這些原因，外轉(zhuǎn)子式永磁無刷直流電機(jī)常常得到設(shè)計(jì)者關(guān)注。選用外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)往往是因?yàn)樗m合在某些機(jī)械驅(qū)動(dòng)，例如，電動(dòng)車的輪轂電機(jī)或風(fēng)力發(fā)電機(jī)，車輪或渦輪的輪教可直接固定到外轉(zhuǎn)子上，使系統(tǒng)更加緊湊。但外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)存在一些缺點(diǎn)。在如風(fēng)機(jī)這樣的機(jī)械應(yīng)用時(shí)，旋轉(zhuǎn)外殼是合適的，但是在其他許多應(yīng)用時(shí)，高速旋轉(zhuǎn)外殼可能構(gòu)成潛在的危險(xiǎn)，此時(shí)需要外加一個(gè)封閉的機(jī)殼或屏蔽蓋。另一個(gè)缺點(diǎn)是和內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)相比，處于電機(jī)內(nèi)部的定子散熱較為困難。
表貼式的主要優(yōu)點(diǎn)是比其他轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單，容易生產(chǎn)，成本較低。另外，相同尺寸、相同功率電機(jī)按表面貼裝設(shè)計(jì)所用永磁材料比內(nèi)置式結(jié)構(gòu)要少。這是因?yàn)閮?nèi)置式結(jié)構(gòu)總是存在較多的漏磁。表貼式的主要缺點(diǎn)是永久磁鐵直接面對(duì)電樞反應(yīng)的退磁，以及在較高轉(zhuǎn)速時(shí)需要考慮離心力防護(hù)。方波驅(qū)動(dòng)的無刷直流電機(jī)大多數(shù)采用表貼式結(jié)構(gòu)。
埋人入式結(jié)構(gòu)是在表貼式磁片之間有一個(gè)鐵心的凸起結(jié)構(gòu)。因此，它結(jié)合了SMPM的優(yōu)點(diǎn)又有由于凸起結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的附加磁阻轉(zhuǎn)矩。
相對(duì)于表貼式結(jié)構(gòu)，IPM的明顯優(yōu)勢(shì)在于對(duì)減小電樞反應(yīng)的退磁和在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)離心力的防護(hù)。更重要的是PM結(jié)構(gòu)適用于電機(jī)的弱磁控制。由于d軸和q軸磁阻的不同，提供附加的磁阻轉(zhuǎn)矩也不同，可改善電機(jī)的恒功率速度范圍。避免了表貼式永磁無刷直流電機(jī)在高速運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的功率下降。在圖片中（g）內(nèi)置切向式使用條形磁鐵。由于磁鐵表面積比轉(zhuǎn)子極表面積大得多，這種結(jié)構(gòu)有聚磁作用，增加了氣隙磁通密度。低成本鐵氧體磁體采用這種結(jié)構(gòu)可使電機(jī)性能有效改善。內(nèi)置式方便使用長方形磁鐵便于生產(chǎn)制造。V形可允許在相同極弧尺寸下使用更寬的永磁體，提供更多的磁通量。磁路的聚磁設(shè)計(jì)使內(nèi)置式電機(jī)提供高轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)動(dòng)慣量比和加速能力，這就是為什么緊湊結(jié)構(gòu)的內(nèi)置式電機(jī)常用于伺服系統(tǒng)的緣故。
V形永磁體轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是磁橋的存在導(dǎo)致有高的漏磁。此外，V形永磁體轉(zhuǎn)子不是很適合用于極數(shù)太多的情況。因?yàn)闃O數(shù)越多，放置V形磁鐵的地方越少，兩個(gè)磁鐵之間的角度越小，如果磁體之間的角度太小會(huì)容易引起飽和。V形結(jié)構(gòu)的另一個(gè)缺點(diǎn)是要用較多的磁體，從而增加了生產(chǎn)成本。切向磁化結(jié)構(gòu)并沒有磁橋，所以漏磁比較少。它的缺點(diǎn)是如果極數(shù)高，需要更多鐵心片和磁片，因此增加生產(chǎn)上的困難。
內(nèi)置式還有如W形永磁體轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)、多層磁體轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)等多種結(jié)構(gòu)形式。
以上內(nèi)容就是永磁無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁路基本結(jié)構(gòu)形式的簡單介紹，希望對(duì)您有所幫助！東莞東昊電機(jī)有限公司致力于世界工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，生產(chǎn)高性能，高品質(zhì)永磁無刷直流電機(jī)和配套相關(guān)驅(qū)動(dòng)器，并提供完善的運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)和服務(wù)，為人類創(chuàng)造高效節(jié)能的工作環(huán)境。