外轉(zhuǎn)子永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工藝

王銅成

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的提高，我國科學(xué)技術(shù)水平也得到相應(yīng)的進(jìn)步，從而在電機(jī)區(qū)域很多技術(shù)和工藝也得到了大幅度的提高，迎來比較繁榮的景象。在電機(jī)水平發(fā)展的當(dāng)下，我們應(yīng)該在進(jìn)步的過程中找到優(yōu)勝點(diǎn)，并且分析還有什么漏洞和缺點(diǎn)以及會(huì)出現(xiàn)什么問題，從而才能在這些工藝進(jìn)程中找到解決的辦法，從而彌補(bǔ)漏洞、解決問題。綜上，文章將要從現(xiàn)實(shí)情況來進(jìn)行分析，然后從它的結(jié)構(gòu)和工藝水平以及發(fā)展速度上進(jìn)行解析，工藝水平能更好的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：外轉(zhuǎn)子；永磁電機(jī)；結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；制造工藝

1 前言

永磁電機(jī)選用的是具有可以始終存磁的特點(diǎn)的一種原料，當(dāng)人們發(fā)現(xiàn)這種原料可以該領(lǐng)域適應(yīng)用于該項(xiàng)工業(yè)技能，在發(fā)現(xiàn)初期一經(jīng)使用即可被大量地開采、制造和使用。在科技水平和開采水平發(fā)展迅猛的今天，制造業(yè)水平也得到相應(yīng)的發(fā)展，所以目前我們成功地找到了不僅像前者原料一樣擁有始終存儲(chǔ)磁性特點(diǎn)的原料，還找到了同時(shí)兼?zhèn)涓叱C頑力并且報(bào)價(jià)比之前還要低的一種原料，于是永磁電機(jī)因?yàn)樗膬r(jià)格低廉、效能高效而得到重視從而著手制造。

2 工作原理

對(duì)照從前的工藝來看，我們發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在的外轉(zhuǎn)子永磁同步電機(jī)還是和從前一樣，把磁場(chǎng)當(dāng)做能量儲(chǔ)藏、轉(zhuǎn)換和生產(chǎn)力的生產(chǎn)的工具。然而不同的地方也有很多，比如從前的工藝是勵(lì)磁繞組中經(jīng)過電流從而釋放能量交織出來磁場(chǎng)，而現(xiàn)在的工藝水平通過科學(xué)技術(shù)和制造技術(shù)的提高以及人們對(duì)該工藝的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)和研究，將始終持續(xù)貢獻(xiàn)磁的能量體建造出來從而制造磁場(chǎng)，這個(gè)便是他們二者之間最大的差異。并且正因?yàn)槲覀儼l(fā)現(xiàn)了這個(gè)可以始終持續(xù)貢獻(xiàn)磁的能量體，所以耗損可以忽略不計(jì)。同時(shí)，由于建造時(shí)候使用的材料也與原有的材料不同，無論質(zhì)量還是重量都減少了其笨重性，所以不僅可以減少耗材，還能夠讓工作的效率得到提高。

3 結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)

從結(jié)構(gòu)上來看，合成當(dāng)下最熱門的電機(jī)我們需要定子、轉(zhuǎn)子、端蓋等等一系列的零件來合成。從這樣的合成部件來看，對(duì)照從前的電機(jī)，定子被轉(zhuǎn)子所包圍的，層次和位置分明，與從前大不一樣。而恰好因?yàn)檫@樣的結(jié)構(gòu)、層次和位置，才能讓電機(jī)的能量場(chǎng)更加穩(wěn)定，工作效率更高，重量更加輕盈，使其具有轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大、散熱好且軸向尺寸緊湊等優(yōu)點(diǎn)。

3.1 定子

定子鐵芯和定子繞組加上將前面所述兩者加纏繞從而保持穩(wěn)定不動(dòng)而使用的零件才可以組成定子，其中定子鐵芯的作用是導(dǎo)體，用來能量場(chǎng)的使用，定子繞組的作用是通過電流，用來確定電的轉(zhuǎn)化和途徑。如果想提高電機(jī)的工作效率并且想要減少整體工作部件的重量，那么就選取更適合和輕便的鐵芯，并且在組裝的過程中按照一直的經(jīng)驗(yàn)來組裝，避免不必要的損耗和浪費(fèi)。值得注意的是，鐵芯是一定要放在臺(tái)座里面的，因?yàn)檫@是要用來保證在可調(diào)節(jié)的領(lǐng)域里電機(jī)是可以正常運(yùn)行的。此外，定子線圈中埋設(shè)熱敏元件的步驟，是為了可以檢測(cè)運(yùn)行的溫度。

3.2 轉(zhuǎn)子

轉(zhuǎn)子使用鋼板卷制，材料可選20-45鋼。轉(zhuǎn)子選取的是鍍鋅的材料，因?yàn)檫@是要保證材料損耗概率低，使用壽命長，延長整體壽命這樣才算是一種不浪費(fèi)并且同時(shí)提高時(shí)限的做法。永磁體與轉(zhuǎn)子的鏈接方式分為三類：內(nèi)嵌的發(fā)放，面貼的方法，還有插入的方法。其中，面貼式因其制造方便，轉(zhuǎn)動(dòng)慣性小，結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)在工業(yè)上應(yīng)用最廣泛。插入的方法則是因?yàn)橐ㄟ^他的整體布局和他的不對(duì)稱的特點(diǎn)從而才能產(chǎn)生磁場(chǎng)并且產(chǎn)出能量，于是可以進(jìn)一步地加大機(jī)器的功率和整體的密集度。而嵌入的方法則是密度最大的一種方法，這樣才能產(chǎn)出很大的能量，是能量最大的一種。

由于轉(zhuǎn)子的偏心導(dǎo)致氣隙磁密的分布不均勻，進(jìn)一步會(huì)引起輸出轉(zhuǎn)矩以及轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的變化。此外，氣隙磁密的不均勻?qū)τ趽p耗的影響也會(huì)非常明顯，因此對(duì)于轉(zhuǎn)子偏心對(duì)電機(jī)損耗的影響也將是一個(gè)值得關(guān)注的問題。雖然靜態(tài)偏心與動(dòng)態(tài)偏心下氣隙磁場(chǎng)在靜止?fàn)顟B(tài)下磁場(chǎng)分布是一致的，但是電機(jī)在動(dòng)態(tài)運(yùn)行過程中，由于偏心引起的氣隙磁密不均勻形式不一樣，因此對(duì)于損耗的影響也會(huì)有一定的差別，本文將從靜態(tài)偏心與動(dòng)態(tài)偏心兩個(gè)方面分別對(duì)電機(jī)內(nèi)的損耗進(jìn)行研究。

靜態(tài)偏心：在永磁伺服電機(jī)中，鐵心損耗、銅耗、渦流損耗等是電機(jī)損耗的主要形式，鐵心損耗直接受電機(jī)頻率及磁密的影響，而且在永磁伺服電機(jī)中電機(jī)的運(yùn)行頻率相對(duì)較高，因此對(duì)于鐵心損耗的分析具有重要意義。轉(zhuǎn)子渦流損耗直接受電機(jī)氣隙諧波磁場(chǎng)的影響，那么轉(zhuǎn)子偏心將會(huì)直接引起電機(jī)渦流損耗的改變，此外轉(zhuǎn)子渦流損耗是影響電機(jī)轉(zhuǎn)子溫升的關(guān)鍵因素，對(duì)于永磁體高溫失磁分析以及提高永磁電機(jī)可靠性具有重要意義。

與靜態(tài)偏心不同的是，動(dòng)態(tài)偏心氣隙長度的變化隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)而變化，但是從轉(zhuǎn)子角度來看，磁場(chǎng)經(jīng)歷的變化將不如靜態(tài)偏心變化明顯。因?yàn)檗D(zhuǎn)子任一位置在靜態(tài)偏心時(shí)，其表面的氣隙長度將不會(huì)發(fā)生改變。所以，相對(duì)于靜態(tài)偏心，動(dòng)態(tài)偏心將少了一部分由于氣隙長度不同而產(chǎn)生的渦流損耗。由于這一部分渦流損耗的減少，所以動(dòng)態(tài)偏心引起的渦流損耗不如靜態(tài)偏心引起的渦流損耗明顯

3.3 軸承

軸承兩端的尺寸選擇要相互配合，且軸向定位應(yīng)用擋圈及壓板同定。

4 生產(chǎn)

我們應(yīng)該在它的發(fā)展過程中，對(duì)它的制作水平有更高的要求。

4.1 制作的工藝的重點(diǎn)

在對(duì)永磁電機(jī)的研究過程中，其最重要的一項(xiàng)結(jié)構(gòu)就是轉(zhuǎn)子磁鋼結(jié)構(gòu)。因此在磁鋼的裝配時(shí)要求對(duì)其合金含量進(jìn)行嚴(yán)格的控制，保證每極磁通量相等且分布均勻避免轉(zhuǎn)子在運(yùn)行過程中出現(xiàn)偏差，保障電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。在轉(zhuǎn)子制造過程中，還需要按照相應(yīng)規(guī)定進(jìn)行安裝，保持場(chǎng)地清潔，注意裝配尺寸和操作時(shí)間。

4.2 制作的工藝的提高

首先，對(duì)自身工裝夾具進(jìn)行詳盡細(xì)致的分析，這一過程不但可以提高外轉(zhuǎn)子永磁同步電機(jī)的精準(zhǔn)度，對(duì)確保電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度符合規(guī)定要求密不可分。其次，在電機(jī)制造過程中，還要對(duì)鋁鎳鈷合金的外形進(jìn)行二次檢查，確保與其他配件粘合無間隙。再次，在制作過程中，所有需要的材料和設(shè)備應(yīng)提前準(zhǔn)備好，并保證無故障，這對(duì)制造的順利進(jìn)行，提高工藝精度都起到不可忽視的作用。

4.3 制作的工藝的安裝

制作的工藝的安裝步驟對(duì)電機(jī)的完成也起到了非常重要的作用，在這項(xiàng)工藝的完成進(jìn)程中，應(yīng)該提高對(duì)合金磁力和磁路的掌控能力，并且將孔隙嚴(yán)格把關(guān)，讓定子和轉(zhuǎn)子保持一個(gè)同心的狀態(tài)，這樣才能完成它的整體布局和安裝，讓電機(jī)的生產(chǎn)沒有錯(cuò)誤。

4.4 制作的工藝水平的提高

4.4.1 分層式裝配工藝

首先，電機(jī)副被控變量指數(shù)的升高或者降低將會(huì)直接導(dǎo)致電機(jī)能量、效率、作用、強(qiáng)度等等一系列相關(guān)問題都會(huì)發(fā)生變化，所以對(duì)這個(gè)指數(shù)的掌控能力是十分有必要具備的。技術(shù)人員從前的手工操作讓他們?cè)谠擃I(lǐng)域具備了相關(guān)技能和素質(zhì)，所以可以通過副控制器來操作所為的變量。對(duì)于該項(xiàng)技能，還有相關(guān)電子科技來進(jìn)行輔助，比如控制的變量PLC和、比如PLD，工作人員都可以通過上述兩點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行操作和改變。

4.4.2 注意事項(xiàng)

因?yàn)樵诓僮鬟^程中，每一個(gè)階段都有相應(yīng)應(yīng)該遵守的數(shù)據(jù)和技能特點(diǎn)，如果做錯(cuò)一點(diǎn)或者超出數(shù)據(jù)的范圍，就會(huì)使得整個(gè)工藝受到問題的侵襲并且沒有辦法進(jìn)行之后的彌補(bǔ)和解決。所以在操作過程中，工作技術(shù)人員一定要嚴(yán)格按照要求和數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，避免出現(xiàn)問題。

5 結(jié)束語

由于科技水平的發(fā)展，外轉(zhuǎn)子永磁同步電機(jī)這種依照傳統(tǒng)不斷更新制造出來的高質(zhì)量、高要求、高科技的產(chǎn)物在各個(gè)相關(guān)領(lǐng)域都得到了重視，并且被重點(diǎn)、廣泛地使用。

參考文獻(xiàn)

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