永磁直流力矩電機(jī)

國內(nèi)外關(guān)于直流永磁力矩電動(dòng)機(jī)的專利文獻(xiàn)主要針對(duì)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)，以及槽極數(shù)的設(shè)計(jì)，其發(fā)展趨勢(shì)是使該類力矩發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)更緊湊、力矩更大。其中美國專利US5990584（公開日：1999-11-23）設(shè)計(jì)一種永磁直流力矩電動(dòng)機(jī)，其定子安裝在基座上懸臂中，并嵌套在一個(gè)杯形轉(zhuǎn)子中。其永磁體貼在轉(zhuǎn)子的內(nèi)部，定子鐵心外部由線圈直接包成網(wǎng)狀，可加工成片狀或薄板狀。磁極片具有縮短的電極靴表面與轉(zhuǎn)子磁體形成放射形的間隙。磁極片向軸向和橫向擴(kuò)展，軸向磁極片的擴(kuò)展部分可提供給定電動(dòng)機(jī)所有的磁通量，無需再增加電流的安培。

國內(nèi)實(shí)用新型95218685.3（公開日：1996.12.18）也涉及一種大力矩直流電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)子采用雙數(shù)正槽，單層繞組，換向片至少6片，使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁場(chǎng)與定子磁場(chǎng)的磁軸交角小于直角（30－45°）。具有起動(dòng)力矩大，機(jī)械加工容易，省工省料，制造維修方便，工作可靠，過負(fù)荷能力強(qiáng)，使用壽命長等特點(diǎn)。

國外永磁直流力矩電動(dòng)機(jī)的主要生產(chǎn)廠商有美國Kollmorgen公司、Poly-Scientific公司、英國Muirhead Aerospace等公司，設(shè)計(jì)生產(chǎn)了各種型號(hào)的永磁直流力矩電動(dòng)機(jī)，其中美國Kollmorgen公司的直流力矩電機(jī)由永磁場(chǎng)和繞線式電樞共同作用將電力轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩，用于定位和速度控制系統(tǒng)。英國Muirhead Aerospace公司生產(chǎn)的直流力矩電動(dòng)機(jī)具有大力矩輸出、直接響應(yīng)和低速精確運(yùn)轉(zhuǎn)等特點(diǎn)，電動(dòng)機(jī)采用的永磁材料有稀土磁體、鋁鎳鈷合金等。同時(shí)該公司還可為用戶定制特殊型號(hào)的電動(dòng)機(jī)，各種型號(hào)的直流力矩電動(dòng)機(jī)峰值堵轉(zhuǎn)力矩范圍可從0.075N·m到203N·m。國內(nèi)北京敬業(yè)電工集團(tuán)、成都精密電機(jī)廠等單位也生產(chǎn)了系列直流力矩電動(dòng)機(jī)，其中成都精密電機(jī)廠生產(chǎn)的永磁式直流力矩電機(jī)具有堵轉(zhuǎn)力矩大，空載轉(zhuǎn)速低，不需要任何減速裝置可直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載，過載能力強(qiáng)等特點(diǎn)。長期堵轉(zhuǎn)時(shí)能產(chǎn)生足夠大的轉(zhuǎn)矩而不損壞。

中國電子科技集團(tuán)公司第二十一研究所對(duì)永磁直流力矩電動(dòng)機(jī)已進(jìn)行了多年的開發(fā)研制，取得了多項(xiàng)研制成果，該單位開發(fā)的J65LYX01型永磁式直流力矩電動(dòng)機(jī)主要用于HQ－9工程主動(dòng)導(dǎo)引頭位標(biāo)器隨動(dòng)系統(tǒng)中作執(zhí)行元件，帶動(dòng)系統(tǒng)中天線作伺服運(yùn)動(dòng)。由于力矩電動(dòng)機(jī)具備能堵轉(zhuǎn)工作的優(yōu)點(diǎn)，故被經(jīng)常采用，同時(shí)還可廣泛用于多種工業(yè)自動(dòng)控制中的直流閉環(huán)PWM調(diào)速系統(tǒng)中，控制方便。該電機(jī)采用稀土永磁材料，是具有隱極式磁路結(jié)構(gòu)的直流力矩電動(dòng)機(jī)。該電機(jī)具有體積小，出力大，特別是力矩脈動(dòng)小的特點(diǎn)。并在1997年經(jīng)電子工業(yè)部鑒定為國內(nèi)領(lǐng)先。哈爾濱工業(yè)大學(xué)、西安微電機(jī)研究所等研究單位也在該領(lǐng)域進(jìn)行了長期的研究。

永磁直流力矩電動(dòng)機(jī)具有高耦合剛度、高線性度、高轉(zhuǎn)矩慣量比，在短時(shí)間內(nèi)可以輸出峰值轉(zhuǎn)矩，能在低速甚至堵轉(zhuǎn)狀況下連續(xù)運(yùn)行。它廣泛用于高精度的速度或位置伺服系統(tǒng)中。

a.根據(jù)裝備運(yùn)動(dòng)和系統(tǒng)特點(diǎn)選用電機(jī)；在有限角度內(nèi)往復(fù)擺動(dòng)，應(yīng)選用有限轉(zhuǎn)角力矩電動(dòng)機(jī)，使用環(huán)境惡劣應(yīng)選用無刷產(chǎn)品；體積受嚴(yán)格限制場(chǎng)合選用帶減速器直流力矩電機(jī)。

b.不能隨意調(diào)整電刷、刷架位置。分裝式電機(jī)應(yīng)保證定、轉(zhuǎn)子同心度。

c.峰值堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)等指標(biāo)，應(yīng)根據(jù)使用場(chǎng)合合理確定。如同時(shí)要求電機(jī)峰值堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩很高、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)很低、電機(jī)及驅(qū)動(dòng)電路體積很小，制造難度和成本費(fèi)用會(huì)急劇增加。

d.無刷電機(jī)的性能，特別是轉(zhuǎn)矩波動(dòng)與驅(qū)動(dòng)方式密切相關(guān)；電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)不同驅(qū)動(dòng)方式也應(yīng)有不同考慮。應(yīng)增強(qiáng)使用方和承制方的溝通和協(xié)調(diào)

國內(nèi)永磁直流力矩電動(dòng)機(jī)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有：

GJB971A-99《永磁式直流力矩電動(dòng)機(jī)通用規(guī)范》

SJ/Z 2082-1982《永磁直流力矩電動(dòng)機(jī)用稀土鈷永磁體》

SJ/T 9559.5-1993《永磁直流力矩電動(dòng)機(jī)質(zhì)量分等標(biāo)準(zhǔn)》

1998年SJ 50791/2、50791/3、50791/4分別給出了J250LYX12A型、J80LYX01和J130LYX11型、J250LYX16型永磁式直流力矩電動(dòng)機(jī)詳細(xì)規(guī)范。

國際上相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有MIL-Q-9858和MIL-I-45208的質(zhì)量保證體系。

根據(jù)有關(guān)專家預(yù)測(cè)，“十五”期間中小電機(jī)年產(chǎn)量將達(dá)到4000萬－5000萬kW中小型電機(jī)今后的發(fā)展趨勢(shì)是產(chǎn)品向高性能、輕薄短小化、永磁化、無鐵心化、無刷化、機(jī)電一體化、智能化和組合化方向發(fā)展。從國際市場(chǎng)上看，電機(jī)是機(jī)電產(chǎn)品的重要組成部分，世界貿(mào)易額約為35億美元/年。中小型電機(jī)行業(yè)單機(jī)出口產(chǎn)品主要為交流電動(dòng)機(jī)、交流發(fā)電機(jī)及直流電機(jī)，常年出口企業(yè)約40家左右，出口的地區(qū)及國家多達(dá)60多個(gè)，以東南亞居多，其次歐洲及美國、日本、加拿大等國。據(jù)海關(guān)統(tǒng)計(jì)顯示，中小型電機(jī)出口量為：1996年377萬千瓦、1997年453萬千瓦、1998年672萬千瓦，出口產(chǎn)量分別占當(dāng)年全國產(chǎn)量的7%、9%和13%，出口金額分別占世界貿(mào)易額的3%、4%和5%，份額很小。稀土永磁電機(jī)已經(jīng)成為國內(nèi)外重點(diǎn)發(fā)展產(chǎn)品。