lδ——

 

气隙总长度

    hm——

 

磁体厚度

    σ——

 

漏磁系数，定义为总磁通与气隙主磁通之比

    3．2 

 

基本电磁关系

    轴向磁场无铁心无刷永磁盘式电机的电枢绕组是在极平面内呈均匀分布的。考察导体微
元 dr，其位置可用半径 r 和极角 θ 描述。记气隙磁密基波为 Bmlsin（pθ），机械角速度为
Ω。

    3．3 

 

磁极尺寸的确定

    当外径 Dmo 和最大电负荷 Amax 一定时，可以通过确定最佳直径比（γ＝Dmo／Dmi）
获得盘式电机最大输出功率。

    在磁极内外径确定以后，关键的问题是如何选用永磁体厚度。分析表明，HmBm 最大时，
永磁体的利用最经济。进一步可知 Bm＝Br／2。对于钕铁硼永磁材料可近似有 μrμ0≈μ0，
而忽略漏磁时有 Bδ≈Bm，则根据式（1），可得理想情况下，当 lδ＝hm 时，永磁体可得
以最经济利用。但设计中，综合考虑，通常经验选取 lδ＜hm  

。

    4 

 

磁极和线圈设计

    4．1 

 

极数和磁体间距

    当磁体间距与极距呈比例时，较少的极数使极间距离增加，漏磁减少。但是对于一定的
电枢导体数，极数少的电机端接部分较长，致使用铜量增加，电枢绕组铜损耗加大，效
率降低。因此，为提高效率，对转速较低的轴向磁场无铁心无刷永磁盘式电机采用较多的
极数，随着转速的增加可以适当减少极数。需要说明的是，极数增多时，电子器件换向损
耗会有所增加，但影响不显著。综合考虑以上因素，设计时一般选为 8～14

 

极。

    电机极数和磁体尺寸确定后，增大磁体间距有利于减少漏磁，但引起每极磁通量降低，
而磁通的降低又会导致匝数和气隙长度的增加。从优化设计角度考虑，选取磁极厚度的
1．2～1．8

 

倍较为合适。

    4．2 

 

磁极形状和线圈形状设计

    轴向磁场永磁盘式电机转子磁极大多采用扇形或圆柱形结构。扇形磁极可以充分利用空
间，但不便加工；圆柱形磁极虽加工方便，但空间利用率低。为此，我们希望找到一种磁
极形状，既便于加工，又能较充分利用空间。结果表明，实线所示的磁极形状基本可以满

 

足这些要求。
    

 

相应的线圈形状，以满足最薄型盘式电枢设计要求。采用以上结构还具有以下优点：

    （1）相对扇形磁极，该磁极形状可以更充分地利用永磁体。为保证电枢绕组在磁极部
分双层无重叠，磁极内外径以外部分必须做成弧形，以完全包围磁极并尽量减少用铜量 ，