轴向磁场电机的设计和应用
永磁电机简介、分析和科学应用
永磁电机的介绍、分析与应用一、永磁电机的发展及应用永磁电机是由永磁体建立励磁磁场,从而实现机电能量转换的装置，它与电励磁同步电机一样以同步速旋转，亦称永磁同步电机。
永磁同步电机，特别是稀土永磁同步电机与电励磁同步电机相比,具有结构紧凑、体积小、重量轻等特点，且永磁电机的尺寸和结构形式灵活多样，可以拓扑出很多种结构形式.由于永磁电机取消了电励磁系统，从而提高了电机效率，使得电机结构简化,运行可靠。
永磁电机的发展是与永磁材料的发展密切相关的。
早在1821年法拉第发明世界上第一台电机模型，他就利用了天然永磁磁铁建立磁场,给放在磁场中的导线通以直流电,导线能够绕着永磁磁铁不停旋转,这可以说是永磁电机的雏形.1８３1年法拉第在发现电磁感应现象之后不久，利用电磁感应原理发明了世界上第一台真正意义上的电机－法拉第圆盘发电机，其结构是将紫铜圆盘放置在蹄形永磁体的磁场中，圆盘的边缘和圆心处各与一个电刷紧贴，用导线把电刷和电流表连接起来,当转动圆盘中心处固定的摇柄时,电流表的指针偏向一边，电路中产生了持续的电流.同年夏天，亨利对法拉第的电机模型进行了改进，制成了一个简单的永磁振荡电动机模型。
１８32年斯特金发明了换向器，并对亨利的振荡电动机进行了改进，制作了世界上第一台能产生连续运动的旋转电动机。
同年，法国人皮克希发明了一台永磁交流发电机.以上电机均是采用永久磁铁建立磁场的，由于当时永久磁铁是用磁性能很低的天然磁铁矿石做成的，造成电机体积庞大、性能较差。
１84５年英国的惠斯通用电磁铁代替永久磁铁,并于185７年发明了自励电励磁发电机，开创了电励磁方式的新纪元。
由于电励磁方式能在电机中产生足够强的磁场，使电机体积小、重量轻、性能优良,在随后的70多年内，电励磁电机理论和技术得到了迅猛发展，而永磁励磁方式在电机中的应用则较少.20世纪中期,随着铝镍钻和铁氧体永磁材料的出现以及性能的不断提高，各种微型永磁电机不断出现，在工农业生产、日常生活、军事工业中都得到了应用。
简述轮毂电机的应用类型
简述轮毂电机的应用类型
轮毂电机是指集成在车轮轮毂内部的电机，用于直接驱动车辆的轮毂。
轮毂电机按照电机磁场的类型主要分为轴向磁场和径向磁场两种类型。
轴向磁通电机的结构更利于热量散发，并且它的定子可以不需要铁芯。
径向磁通电机定转子之间受力比较均衡，磁路由硅钢片叠压得到，技术更简单成熟。
轮毂电机也可以根据电机的不同类型来区分应用。
目前主要采用的电机类型包括永磁同步电机（PMSM）、无刷直流电机（BLDC）、交流同步电机（ASM）和感应电机（IM）。
这些不同类型的电机各有其特点和优势，例如直流电机在轮毂电机中比较常见，因为直流电机具有较高的转矩和速度控制性能，并且相对容易控制。
然而，也有一些轮毂电机采用交流电机，例如交流同步电机（ASM）或感应电机（IM），但它们的应用相对较少，主要由于控制复杂性和成本等方面的考虑。
不论是直流电机还是交流电机，轮毂电机的设计和应用都需要考虑到动力需求、效率、重量、成本以及控制系统的要求。
根据具体的应用和设计目标，可以选择适合的电机类型来实现轮毂驱动。
轴向磁场无铁心永磁无刷直流电动机设计
（ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ，Ｓ ｏ ｕ ｒｅ ｓｔ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ，Ｎ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ ２ １ ０ ０ ９ ６ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ） （ Ｄ ｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ ， Ｎａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｃｈ ｅ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ，Ｎ ｎｊ ａ ｉ ｎ ｇ ２ １ ０ ０ ４ ４，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｂ ｍｓ ｈ ｌ ｅ ｓ ｓ ｄ ｃ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｂ ｏ ｈ ｔ ｆ ｉ ｎ ｉ ｔ ｅ — ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｎａ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ（ Ｆ Ｅ Ａ）ａ ｎ ｄ ｈｅ ｔ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｉ ｔ ｃ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ
第４ ３卷 第 ２期
２ ０ １ ３年 ３月
东 南 大 学 学 报 （自然科 学版 ）
Ｊ Ｏ ＵＲ ＮＡ Ｌ Ｏ Ｆ Ｓ Ｏ ＵＴ Ｈ Ｅ ＡＳ Ｔ Ｕ ＮＩ ＶＥ Ｒ Ｓ Ｉ ＴＹ （ Ｎ ａ ｍｒ ｌ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｅ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ）
直驱风力发电机径向-轴向混合磁轴承设计及分析
机械设计与制造工程
Ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎ ｄ Ｍａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
ＮＯ Ｖ ． ２ ０ １ ３
Ｖ０ １ ． ４２ Ｎｏ． １ １
Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． ２ ０ ９ ５— ５ ０ ９ Ｘ ． ２ ０ １ ３ ． Ｉ Ｉ ． ０ ０ １
直 驱 风 力发 电机 径 向 一轴 向混 合磁 轴 承 设计 及 分 析
朱烷秋 ， 朱利 东 ， 吴晓军
（ １ ．江 苏大学 电气信 息 工程 学 院 ， 江苏 镇 江 （ ２ ． 东 南大 学 后勤 中心 ， 江苏 南京 ２ １ ２ ０ １ ３ ） ２ １ ０ ０ １ ８ ）
风速 较高 ， 一 般 在 ３～４ ｍ ／ ｓ ， 年 均 有 效 发 电小 时 数
小于 ２ ２ ０ ０ ｈ ， 风 能利 用 率 较 低 。磁 悬 浮 轴 承 （ 简 称
磁轴承） 具 有无摩擦 、 无需润滑等优 点， 近 年 来 在 诸 多 领域 得 到 应 用 ｊ 。将 磁 悬 浮 技 术 应 用 在 风
收 稿 日期 ： ２ ｏ １ ３— ０ ７— ０ ８
机 中转 动部 分与 非转 动 部 分 之 间 的机 械 摩 擦 并 未 Байду номын сангаас
彻底 消除 ， 但仍然大大降低 了风机的启动风速 ， 提
关键词： 风 力发 电机 ； 磁 悬浮轴 承 ； 有 限元 分析 ； 数 学模 型
中图分 类号 ： Ｔ Ｍ ６ １ ４ 文 献标 识码 ： Ａ 文 章编 号 ： ２ ０ ９ ５— ５ ０ ９ Ｘ（ ２ ０ １ ３ ） １ １ — ０ ０ ０ １ —０ ５
轴向电机磁极弧系数
轴向电机磁极弧系数1.引言1.1 概述概述部分的内容：轴向电机是一种特殊的直线电机，其磁极弧系数是指磁铁的极位数与转子槽数之比。
在轴向电机中，磁极弧系数决定了电机的性能和工作特点。
磁极弧系数直接影响到电机的磁场分布、力矩输出和转速范围等方面。
通常情况下，较大的磁极弧系数意味着更大的磁场面积和更高的力矩输出，但也会限制电机的转速范围。
对于轴向电机的设计和优化而言，选择合适的磁极弧系数至关重要。
过小或过大的磁极弧系数都可能导致电机性能下降。
一个合理的磁极弧系数需要考虑电机的具体应用场景、负载要求以及电机结构和材料的限制。
随着现代工业对电机性能的要求不断提高，轴向电机磁极弧系数的研究变得越来越重要。
通过对磁极弧系数的深入研究，可以为电机设计和优化提供有力支撑，进一步提升电机的效率、功率密度和可靠性。
下面将详细介绍轴向电机磁极弧系数的影响因素、计算方法以及对电机性能的影响。
1.2 文章结构文章结构部分的内容应该包括对整篇文章的组织和结构进行介绍。
在这部分，需要简要描述每个章节的主题和目的，以提供读者对文章整体内容的概览。
文章结构：本文共分为引言、正文和结论三个部分。
1. 引言引言部分主要对轴向电机磁极弧系数的背景和重要性进行概述。
其中，1.1小节将简要介绍轴向电机的基本概念和工作原理，为后续内容提供基础知识。
1.2小节将描述整篇文章的结构，帮助读者了解接下来各章节的内容安排。
1.3小节则明确本文的目的，即深入探讨轴向电机磁极弧系数的影响因素和优化方法。
2. 正文正文部分将重点讨论轴向电机磁极弧系数的相关要点。
2.1小节将详细介绍第一个要点，包括磁极弧系数的定义、计算方法以及其在轴向电机设计中的作用。
同时，还将探讨磁极弧系数与电机效率、转矩等性能指标之间的关系。
2.2小节将进一步探讨第二个要点，涉及轴向电机磁极弧系数的优化方法和影响因素，例如磁极形状、磁铁材料选择等。
通过对这些关键因素的分析，可以有效提高轴向电机的性能和效率。
轴向磁场盘式永磁电机结构的优化设计
轴向磁场盘式永磁电机结构的优化设计作者：张飞剑来源：《中国科技纵横》2013年第08期【摘要】与传统永磁电机相比，轴向磁场盘式永磁电机具有无法比拟的优势。
要保证电机运行的效果及可靠性，则应先实现电机结构的优化设计。
从电机的组成部分和设计要求出发，全面、系统地对电机的结构进行优化设计，达到了较好的运行效果和经济效益，为类似电机的优化设计提供了一些方法和经验。
仅供同行参考。
【关键词】轴向磁场盘式永磁电机结构优化设计1 轴向磁场盘式永磁电机的结构特点及优势传统永磁电机的结构是将电枢绕组按照一定的规律安装在铁芯槽中，由于电机运转时齿槽效应使电磁转矩产生脉动，其转动惯性较大，动态响应速度较慢。
而且传统永磁电机中的铁芯必须使用优质硅钢片，并存在一定的铁损，尤其是电机在变频驱动高速运转时电机铁损会显著增大，在很大程度上限制了电机在高速领域的推广应用。
因此，优化设计后的轴向磁场盘式永磁电机，实现了无铁芯化、轻型化，同时提高了电机的运行效率及可靠性，适应不同转速的变化范围，能广泛应用在各种场合，尤其在对高速、安装空间有特殊要求的动力装置上。
1.1 结构简单、体积小、重量轻、维护方便众所周知，传统的永磁电机是以铁芯为中心，要实现对传统永磁电机的改进，最大限度上要克服由于铁芯带来的各种限制。
本设计对轴向磁场盘式永磁电机的结构进行优化，采用轴向磁场永磁无铁芯结构：双转子与单定子形成了双气隙，高性能的磁钢安装在磁轭上，定子（电枢）由绕组与高导热封装材料注塑成型，完全不采用铁芯材料。
该电机主要由外壳、转子、定子、风扇及附件四大部分组成，无槽无刷，结构简单，维护起来非常方便，整机的体积、重量不到传统永磁电机的二分之一。
1.2 生产工艺流程简单、生产效率高该电机由于不采用铁芯材料，省去了复杂的剪板、冲齿、去刺、绝缘处理、叠片封装等繁琐工序；定子绕组成型后采用高导热复合材料在高温高压下一次注塑封装完成，线圈密封性好，省去了传统电机制造过程中的浸漆、烘干等工序。
轴向永磁电机及其研究发展综述
轴向永磁电机及其研究发展综述一、本文概述随着科技的不断进步和工业的快速发展，电机作为转换电能为机械能的装置，其性能与效率的提升一直是工业界和学术界关注的焦点。
轴向永磁电机（Axial Flux Permanent Magnet Machines，AFPM）作为一种新型的电机结构，其独特的设计和优异的性能使其在众多应用领域展现出广阔的前景。
本文旨在对轴向永磁电机及其研究发展进行综述，以期为相关领域的研究人员和实践者提供有益的参考和启示。
本文将简要介绍轴向永磁电机的基本结构和工作原理，帮助读者理解其独特的设计特点和优势。
本文将重点回顾轴向永磁电机的发展历程，分析其在不同阶段的技术进步和创新点。
接着，本文将探讨轴向永磁电机在不同应用领域中的实际应用情况，包括但不限于电动汽车、风力发电、工业自动化等领域。
本文还将对轴向永磁电机的性能评估与优化方法进行讨论，分析现有研究在提高效率、降低损耗、增强可靠性等方面的主要成果和挑战。
本文将展望轴向永磁电机未来的研究和发展趋势，探讨其在新材料、新工艺、新控制策略等方面的创新潜力，以期推动轴向永磁电机技术的不断进步和应用拓展。
通过本文的综述，希望能为轴向永磁电机的进一步研究和发展提供有益的借鉴和指导。
二、轴向永磁电机的基本原理与结构轴向永磁电机（Axial Flux Permanent Magnet Synchronous Motor, AFPMSM）是一种新型的电机设计，其特点在于磁通路径沿轴向分布，与传统径向磁通电机相比，具有更高的功率密度和效率。
其基本原理和结构如下所述。
轴向永磁电机的基本原理基于电磁感应和永磁体的磁化效应。
电机中的永磁体产生恒定的磁场，当电机通电时，电流在电机绕组中流动，产生电磁场。
这个电磁场与永磁体产生的磁场相互作用，产生转矩，从而驱动电机的旋转。
在轴向永磁电机中，磁场的方向沿轴向，因此电机的转矩也是沿轴向的。
（1）轴向磁路设计：电机采用轴向磁路设计，即磁通从电机的一端穿过电机内部到达另一端。
软磁复合材料在轴向磁场永磁风力发电机中的应用
耗 比较 ， 图 ３所 示 。Ｓ Ｃ 图３ Ｍ 如 Ｍ ｓ ｃ和硅钢片 损耗 高 的 另 一 个 原 因是 由 在不同磁密下的铁耗比较 于Ｓ ＭＣ铁 心加 工 表 面 上铁 粉粒 之 间的绝缘 被 损坏 ， 因而 使 其 表 面 的涡 流损 耗 过大 。因此 Ｓ ＭＣ定子铁 心应 该进 行很好 的压制 。
轴 向磁 通 电机 的主要 缺 陷与定 子铁 心 的制造 有
１轴 向磁 场 电机 的结 构 特 点
１轴 磁 电存 的点 ． 向 场 机 在 缺 １
收 稿 日期 ：０ ９ ０ — ２ ２０ — ３ ０ 改 稿 日期 ：０ ９ ０ — １ ２０ — ５ １
翠
轴 向磁场 电机 的磁 场 是轴 向 的 ， 、 子 在 电机 定 转
在商 业上 更具 竞争 力 ， 须对 低 速 大 直 径 的 发 电机 必
心为 上 述难 题提 供一 个解 决 的办 法 。 近来 ，ＭＣ材料 低频 特 性 的改善 使 得 它 在 电机 Ｓ 冶金 挤 压加 工 的独 特 优 点 是 ： 使 复 杂结 构 容 易 成 它
形 ， 服传 统 的有槽 叠 片定 子 铁 心 制 造 中 的一 些 缺 克 陷。在 硅钢 片叠 片 铁 心 的 电 机 中 ， 在平 面磁 路 中可 获得 良好 的磁性 能 ， 它产 生 的是一 个二 维磁 路 ， 限 这 制 了设 计 的可 能 性 。在 Ｓ ＭＣ材 料 中绝 缘 的铁 粒 可 以产生 等方 性 的 磁性 能 。因 此 ， 磁 极 组件 设 计 中 在 可 以获 得 三维 磁路 ， 电机 设 计 者 提 供 了新 的设 计 为
触持电棚 ２０ 第 期 ０ 年 １ １
形状 尺寸完 全相 同 的槽 ， 保 证 对 应槽 一 一 对 齐 的 在 率 。Ｓ ＭＣ材料 的电 阻率 、 机械 性 能 和磁 性 能取 决 于