無刷電機定子生產(chǎn)線技術(shù)內(nèi)容

應(yīng)符合本標準的要求，并按規(guī)定程序批準的圖樣和技術(shù)文件制造。主要包括以下7個方面的內(nèi)容:

1 　環(huán)境條件

2 　電源電壓

3 　氣源要求

4 　外觀要求

5 　裝配質(zhì)量

6 　整機性能

7 　安全性能

嘉興市機器人與智能裝備協(xié)會、嘉興市工業(yè)領(lǐng)域生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)促進中心、巨力自動化設(shè)備（浙江）有限公司、嘉興一路幫機電技術(shù)服務(wù)有限公司、嘉興助成信息科技有限公司、浙江田中精機股份有限公司、嘉興學(xué)院。

周振峰、章日平、鄭潔霽、肖林榮、張勇、俞開明、張曉軍。

早在1955年，美國學(xué)者Rauch和Johnson就開始研究永磁體方置于定子上的新型永磁無刷電機，圖2所示即為最早出現(xiàn)的定子永磁型無刷電機結(jié)構(gòu)示意圖。該電機提出時作為一臺單相永磁發(fā)電機運行，其工作原理如下:當(dāng)轉(zhuǎn)子在圖2所示的A, B, C, D四個不同位置分別與定子齒對齊時，在A位置和D位置磁路完全相同，此時永磁體產(chǎn)生的磁通都會從左至右地進入上下兩個繞組中。而當(dāng)轉(zhuǎn)子移動到B或C時，為永磁磁通提供了不同的路徑，進入繞組中的磁通方向變?yōu)閺挠抑磷蟆Ｓ纱?，固定在定子驪部的電樞線圈中匝鏈的磁鏈極性和數(shù)量都會隨著轉(zhuǎn)子位置而改變，于是會在繞組中感應(yīng)出交變電動勢。但由于受到當(dāng)時永磁體性能等因素的限制，此電機的電磁性能落后于直流電機和同步電機等電勵磁電機，因此在此后的幾十年中未受到重視。

隨著以釹鐵硼(NdFeB )為代表的新型稀土永磁材料的出現(xiàn)和功率電子學(xué)、計算機技術(shù)、控制理論的發(fā)展，從20世紀90年代開始，陸續(xù)出現(xiàn)了三種

新型結(jié)構(gòu)的定子永磁型無刷電機及其驅(qū)動系統(tǒng) ，如圖3所示。這3種結(jié)構(gòu)分別為:1)雙凸極永磁(doubly-salient permanent magnet DSPM)電機2)磁通反向永磁(flux reversal permanent magnetFRPM)電機; 3)磁通切換永磁(flux-switchingpermanent magnet FSPM)電機。這3種新型永磁無刷電機在結(jié)構(gòu)上最明顯的特點是永磁體均置于定子，轉(zhuǎn)子上既無永磁體又無繞組，因此，將它們統(tǒng)稱為定子永磁型無刷電機。

定子永磁型無刷電機電動汽車領(lǐng)域

電動汽車/混合動力汽車以其超低的排放甚至零排放、節(jié)能環(huán)保等特點，受到了高度重視，并獲得日益廣泛的應(yīng)用。電機驅(qū)動系統(tǒng)是電動汽車的心臟。但電動汽車的特殊運行環(huán)境和條件，要求電機系統(tǒng)體積小、重量輕、效率高、可靠性強、免維護、轉(zhuǎn)矩出力大等。特別是在混合動力汽車中，電機系常與內(nèi)燃機集成為一體，環(huán)境溫度高，對電機系統(tǒng)的冷卻散熱提出了嚴峻挑戰(zhàn) 。

在定子永磁型電機中，永磁體和電樞繞組均位于定子側(cè)，易于對永磁體和繞組進行直接冷卻，因此非常適合電動汽車領(lǐng)域。圖給出一臺混合動力汽車用三相定子12槽/轉(zhuǎn)子10極FSPM電機，該電機采用模塊化結(jié)構(gòu)，可以顯著提高電樞繞組槽滿率，并減小繞組端部尺寸，使得電機更為緊湊，進一步提高汽車空間利用率。

定子永磁型無刷電機飛輪儲能領(lǐng)域

在飛輪儲能系統(tǒng)中，電機驅(qū)動飛輪高速旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)換成飛輪的旋轉(zhuǎn)機械能，使得飛輪儲能系統(tǒng)非常適合用作電網(wǎng)能量緩沖器和可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的儲能裝置等。但是，采用傳統(tǒng)轉(zhuǎn)子永磁電機驅(qū)動的飛輪儲能系統(tǒng)，即使既不充電也不放電，飛輪處于待機儲能狀態(tài)時，高速旋轉(zhuǎn)的永磁體，將在電機鐵心中產(chǎn)生大量損耗，不僅增加了發(fā)熱量，給飛輪系統(tǒng)的散熱提出了更高要求，而且導(dǎo)致儲能時間只能維持數(shù)分鐘甚至更短，極大地限制了應(yīng)用范圍。

定子永磁型電機的轉(zhuǎn)子由整塊硅鋼片疊壓而成，結(jié)構(gòu)簡單堅固，非常適合高速運行，令電機轉(zhuǎn)子與飛輪直接藕合，可以顯著提高飛輪儲能系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換效率及運行可靠性。尤其是使用磁通記憶永磁電機，在飛輪儲能系統(tǒng)進行能量轉(zhuǎn)換前對永磁體充磁，在能量轉(zhuǎn)換完成后再對其去磁，避免了轉(zhuǎn)子隨飛輪旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的鐵心損耗，飛輪在儲能待機狀態(tài)近似零損耗。在飛輪放電時，更可根據(jù)飛輪轉(zhuǎn)速的高低合理控制永磁體磁化水平，在保證正常放電的前提下，使電機鐵耗最小，從而可以顯著提高能量利用效率，延長飛輪儲能時間。

定子永磁型無刷電機軌道交通領(lǐng)域

城市軌道交通所使用的驅(qū)動電機主要有旋轉(zhuǎn)電機和直線電機兩種 。與旋轉(zhuǎn)電機驅(qū)動方式相比，直線電機驅(qū)動方式具有諸多優(yōu)點，如結(jié)構(gòu)簡單、壽命長、爬坡能力強、輪徑較小、隧道斷面小和線路設(shè)計自由度大等。較為常見的是直線感應(yīng)電機和直線式永磁同步電機。目前，直線感應(yīng)電機驅(qū)動的軌道交通線路已獲得廣泛應(yīng)用，但直線感應(yīng)電機的效率和功率因數(shù)低;直線式永磁同步電機具有效率高、功率密度高、體積小、性能好等優(yōu)點，但是傳統(tǒng)直線永磁同步電機的電樞繞組和永磁體分別放置在電機的初級和次級，需沿軌道鋪設(shè)永磁體，制造和維護成本高，限制了其在城市軌道交通等長定子應(yīng)用場合中的使用。2100433B

定子永磁型電機主要有DSPM電機、FRPM電機和FSPM電機三類，每一類型電機在結(jié)構(gòu)上又有很多變化，它們既有共性，又有個體差異性。它們的共性主要體現(xiàn)在:

1)轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生機理相同。傳統(tǒng)的直流電機、感應(yīng)電機以及同步電機，都屬于雙邊磁場電機，即勵磁磁場在一邊(定子或轉(zhuǎn)子)，電樞磁場在另一邊(轉(zhuǎn)子或定子)，定轉(zhuǎn)子之間的相對運動使電樞繞組中的磁鏈發(fā)生交變，從而感應(yīng)出電勢，當(dāng)繞組中通入電流后，電流與電勢相互作用實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換。而定子永磁型電機的勵磁源和電樞繞組都位于定子，它依靠定子直流勵磁源與轉(zhuǎn)子凸極的調(diào)制作用，使定子繞組中的磁鏈發(fā)生交變，從而產(chǎn)生感應(yīng)電勢與電磁轉(zhuǎn)矩，實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換;

2)定、轉(zhuǎn)子鐵心結(jié)構(gòu)類似，均呈凸極結(jié)構(gòu);

3)永磁體和電樞繞組均位于定子，與轉(zhuǎn)子永磁型電機相比，可方便地對永磁體進行直接冷卻，從而控制其溫升;

4)凸極轉(zhuǎn)子僅由導(dǎo)磁材料構(gòu)成，既無永磁體，也沒有繞組，結(jié)構(gòu)特別簡單可靠，并且易于和某些應(yīng)用對象直接藕合，集成一體 ;

5)電樞繞組多為集中式繞組，端部短，用銅少，電樞繞組的電阻小，銅耗低。 另一方面，由于不同類型電機中永磁體用量和布置方式不同，導(dǎo)致其不同的性能和特點。比如，DSPM電機的永磁體用量較少，磁鏈為單極性，其轉(zhuǎn)矩密度也相對較低;而FSPM電機的永磁體用量較多，并且磁鏈為雙極性，其轉(zhuǎn)矩密度較高。此外，它們的感應(yīng)電勢波形也不同，DSPM電機和FRPM電機的電勢波形基本呈梯形波，更適合采用BLDC控制模式，而FSPM電機的電勢具有正弦波形，更適合BLAC控制方式等。