面上，磁轭安装在轴上，从而组合成电机转子。

 

　　

2.2.1 磁轭 

　　磁轭不但要起到导磁通路的效果，旋转时还要承受磁钢产生的离心作用力，所以它既
要有导磁性能要求，又要有强度要求，又同时还要对定子起到扇风散热作用。通常优先选用
高纯度优质钢材，加工成异形来满足使用要求。

 

　　采用两个磁轭组成的双转子、双气隙结构，不仅可以有效克服永磁电机由于单转子结构
造成轴向不对称的单边磁拉力，而且还可以降低漏磁。同时，气隙磁密比单边磁体结构约高
出

10%左右，极面下的磁密分布也更加均匀，可以更充分的利用永磁材料，这更有利于提

高电机性能、降低成本和缩小体积。

 

　　

2.2.2 磁钢 

　　磁钢性能直接影响到电机的功率密度，转子中的磁钢多采用具有较高的磁感应强度和
矫顽力的高性能钕铁硼磁材加工成扇形。磁钢的排列采用

Halbach 阵列的形式，磁钢固定在

磁轭的内表面，主磁路从一个极出发，轴向穿过气隙和与之相对的另一极，沿周向经过转
子轭部，再穿过相邻的磁极和轴向气隙，最后沿转子轭部闭合，从而形成轴向磁场。

 

　　

2.2.3 轴 

　　盘式电机轴向长度较短，转子转动惯量较小，体积重量较传统永磁电机小得多，宜采
用

GB/T 1569-2005 圆柱形轴伸中的短系列轴伸尺寸、轴径与同功率传统电机保持一致，方

便与外部连接件的安装配合。

 

　　

2.3 定子 

　　常规的环形定子铁芯使用带状的硅钢片缠绕制成，本设计通过去掉电机的定子铁芯，
使用高导磁、高导热的注塑材料将电枢绕组封装固定，形成该电机无铁芯结构的定子。定子
的结构与交流三相电机类似，但电枢绕组的有效导体在空间沿径向呈辐射状分布，三个绕
组通过电子开关元件进行控制，径向通电导体在轴向磁场的作用下产生切向电磁力，驱动
转子旋转。

 

　　

2.3.1 绕组 

　　轴向磁场盘式永磁电机定子的绕组一般采用常见的叠绕组或波绕组联结方式。而本设计
在常见的波绕组基础上作了优化改进，电枢绕组为菱形短距波绕组，大幅度缩短端部绕组
降低了铜漆包线用量，有效提高了绕组利用率。

 

　　

2.3.2 封装材料 

　　相对于传统的永磁电机而言，轴向磁场盘式永磁电机使用高导磁、耐高温、低蠕变的高
分子绝缘材料来封装电枢绕组，实现了电枢绕组与外部结构的电气隔离，从而能有效防止
污染、潮湿等引起的电机绕组安全性能下降，保证了电机运行的安全稳定性，更好地实现了
对电机结构的优化，提高了电机的运行效率和运行质量。

 

　　

2.4 风扇及附件 

　　盘式永磁无铁芯电机的结构决定了其散热面积与传统有铁芯电机相比要小得多，热容
也小得多。因此，良好的散热效果是这种电机安全运行的关键。除外壳在设计时保证足够的
散热面积外，采用高效率的冷却风扇来加强散热效果也是必不可少的。采用轻质高强度铝合
金材质，通过不同风扇叶片优化、试验，最终选定合理的叶片参数，以较低的功耗满足电机
冷却散热的需要，最大限度地提高电机整体的效率。

 

　　

2.5 变频控制器 

　　轴向磁场盘式永磁电机的结构形式决定了它必须配套相应的变频控制器才能发挥其优
越的性能，但不属于本文讨论的范畴，在此不再赘述。

 

　　

3 结语 

　　结构优化设计后的轴向磁场盘式永磁电机，在生产制造上直接降低了工人的劳动强度