盤式電機(jī)，也稱為軸向磁場電機(jī)或圓盤電機(jī)，是一種獨(dú)特的電機(jī)設(shè)計(jì)。其核心特征在于主磁場沿電機(jī)軸線方向分布，而氣隙呈現(xiàn)平面狀，磁場方向?yàn)檩S向。與常規(guī)電機(jī)相比，盤式電機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子以平行的圓盤形態(tài)排列，賦予電機(jī)一種扁平的外形。磁通路徑沿軸向延伸，從定子的一個磁極出發(fā)，經(jīng)過轉(zhuǎn)子，最終到達(dá)定子的另一磁極，完成閉合回路。

01盤式電機(jī)與傳統(tǒng)徑向磁通電機(jī)原理對比

1、磁通路徑差異：盤式電機(jī)的磁通路徑與電機(jī)轉(zhuǎn)軸平行，沿著軸向和周向形成閉合回路；而徑向磁通電機(jī)的磁通路徑則與轉(zhuǎn)軸垂直，沿徑向和周向閉合。

2、氣隙作用半徑與轉(zhuǎn)矩輸出：由于磁路方向的差異，在相同氣隙作用面積的情況下，盤式電機(jī)的氣隙作用半徑大于徑向磁通電機(jī)。這一特點(diǎn)使得盤式電機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)更高的轉(zhuǎn)矩輸出，其轉(zhuǎn)矩密度可提升超過30%。

3、體積與重量優(yōu)勢：相較于徑向磁通電機(jī)，盤式電機(jī)的體積可縮減30%-40%，重量可減輕1/2至1/3。

盤式電機(jī)磁通路徑示意

徑向電機(jī)磁通路徑示意

02盤式電機(jī)特點(diǎn)

1、緊湊型結(jié)構(gòu)：盤式電機(jī)采用扁平化設(shè)計(jì)，厚度較薄，體積小巧，能夠輕松適應(yīng)空間受限的應(yīng)用環(huán)境。

2、高效能輸出：得益于優(yōu)化的磁路設(shè)計(jì)，盤式電機(jī)在有限的體積內(nèi)能夠輸出較大的扭矩和功率，具有高功率密度的特性。

3、優(yōu)良散熱特性：其扁平的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有利于熱量的快速傳導(dǎo)和散發(fā)，當(dāng)與外部冷卻系統(tǒng)配合使用時，散熱效果更佳。

4、敏捷動態(tài)性能：由于盤式電機(jī)的轉(zhuǎn)動慣量較小，其在啟動、加速和減速等動態(tài)過程中表現(xiàn)出色，響應(yīng)速度快，能夠滿足對快速反應(yīng)有要求的應(yīng)用需求。

5、精準(zhǔn)運(yùn)動控制：盤式電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使其在運(yùn)動控制方面具有優(yōu)勢，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的定位和控制，非常適合需要精確操作的場合。

03盤式電機(jī)的應(yīng)用與挑戰(zhàn)

盤式電機(jī)憑借其高效能和高轉(zhuǎn)矩密度，在電動汽車、機(jī)器人、航空航天、工業(yè)自動化以及醫(yī)療設(shè)備等多個領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用潛力，被視為未來電機(jī)技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵趨勢。然而，要實(shí)現(xiàn)其大規(guī)模應(yīng)用，還需攻克諸多設(shè)計(jì)與生產(chǎn)層面的技術(shù)難題：首先，盤式電機(jī)對制造精度有著極為嚴(yán)苛的要求，關(guān)鍵零部件的制造公差必須得到精準(zhǔn)控制；其次，熱管理與熱設(shè)計(jì)面臨較大挑戰(zhàn)，需引入浸泡式油冷、油水復(fù)合冷卻、液氮冷卻以及相變材料冷卻等前沿散熱技術(shù)，并精心設(shè)計(jì)復(fù)雜的冷卻及密封結(jié)構(gòu)；最后，由于材料種類繁多、生產(chǎn)工藝復(fù)雜，導(dǎo)致盤式電機(jī)的生產(chǎn)成本相對較高。

04盤式電機(jī)的充磁與測量

盤式電機(jī)的磁檢和充磁環(huán)節(jié)在其設(shè)計(jì)和使用過程中扮演著至關(guān)重要的角色，能夠有效確保電機(jī)長期穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，從而延長其使用壽命并提升運(yùn)行效率。

1. 盤式電機(jī)充磁：整體充磁技術(shù)特別適用于盤式電機(jī)，它能夠精確控制電機(jī)的磁路設(shè)計(jì)和磁場分布，進(jìn)而顯著提高產(chǎn)品的性能和可靠性。

盤式電機(jī)充磁檢測設(shè)備案例

2. 盤式電機(jī)的測量：對電機(jī)表磁分布進(jìn)行高精度測量，對于準(zhǔn)確評估電機(jī)性能和優(yōu)化設(shè)計(jì)方案具有極其重要的意義。

來源：麥格雷博