無刷直流永磁電機結構及優勢分析

無刷直流永磁電動機是由一塊或多塊永磁體建立磁場的直流電動機，其性能與恒定勵磁電流的他勵直流電動機相似，可以由改變電樞電壓來方便地調速。

與他勵式直流電動機相比，具有體積小、效率高、結構簡單、用銅量少等優點，是小功率直流電動機的主要類型。永磁無刷直流電機由電動機主體和驅動器組成，是一種典型的機電一體化產品，是機械產品與電工產品有效融合的特殊產物，是一種發展和進步的標志，也是一種時代特征產品。

1、按裝配方式分類及優勢比較

無刷直流永磁電動機可以制作成整體式或分裝式兩種類型的結構。整體式電動機提供了包括軸承、轉軸、殼體和固定裝置等在內的全套電動機裝置。另外，電動機制造公司能夠根據用戶的具體要求，提供特殊的殼體。例如，可以把電動機的安裝法蘭鑄造成特殊的結構形狀。整體式結構電動機除了便于用戶安裝和維修外，還可以為用戶節省入廠登記管理、存儲和裝配調試等勞力和費用。

分裝式結構為無殼體的或無框架的電動機。電動機制造公司根據用戶的具體要求，只提供電動機的有關零部件。電動機的有關零部件全部由用戶直接把它們封裝入最終產品內。這樣，可以消除聯軸節和某些機械構件，避免引入不希望的機械諧振，以便使最終產品具有結構緊湊、系統伺服頻帶更寬和剛度更高等優點。

2、轉子類式結構及優勢對比

內轉子式結構

一般而言，電動機的定子在外面，轉子在里面。在傳統的有刷直流永磁電動機中，定子磁場在外面，轉子電樞在里面。無刷直流永磁電動機出現后，使電樞從里面走到外面，由轉子變成了定子。這種結構稱之為“內轉子結構”。

外轉子式結構

在實際使用中，有時為了滿足某些電子機械的特殊技術要求，把無刷直流永磁電動機的定子電樞做在里面，而把帶永磁體的轉子做在外面，我們把這種結構稱之為“外轉子結構”或稱之為“內定子結構”。

雙定轉子式結構

雙定轉子式結構實際上是在內部被相互套配的兩臺電動機，它具有兩個轉子、兩個定子和兩個工作氣隙，外面的一臺電動機是外轉子式結構，里面的一臺電動機是內轉子式結構。根據內外轉子上永磁體的不同配置，又有N-N型和NS型兩種結構。

（1）在NN型結構中，電樞繞組為背對背繞制的環形線圈，具有一個公共的定子磁軛。內外永磁體的N極發出的徑向磁通，各自通過內外氣隙，各自穿過環形電樞線圈，進入公共的定子磁軛，再各自穿出背對背繞制的環形電樞線圈，各自通過內外氣隙，各自到達內外永磁體的S極，然后內外徑向磁通經過內外轉子磁軛，分別與內外起始永磁體的N極閉合。

在這種結構類型的電動機中，由于相對內部氣隙表面的電樞電流和磁通方向和相對外部氣隙表面的電樞電流和磁通方向是相反的，所以由電樞線圈內流過的電流和永磁體產生的磁通之間的相互作用在內外氣隙中所產生的內外電磁切向力的方向是一致的，這意味著：電動機的總電磁力矩等于內部電動機的電磁力矩和外部電動機的電感力矩之和。因此，這種具有雙定轉子、徑向磁通和環形電樞線圈結構形式的無刷直流永磁電動機，能夠獲得較高的力矩密度和功率密度，在許多驅動系統中，尤其在宇航技術領域內，必將得到廣泛的重視和應用。

（2）在NS型結構中，外部永磁體的N極發出的徑向磁通，通過外部氣隙，穿過電樞線圈，進入內部氣隙，到達內部永磁體的S極，經過內轉子磁軛，到達內部永磁體的下極；內部永磁體的N極發出的徑向磁通，通過內部氣隙，穿過電樞線圈，進入外部氣隙，到達外部永磁體的S極，再經過外轉子磁軛，然后與外部起始永磁體的N極閉合。因此，在N-S型結構中，不需要定子磁軛。有時采用非磁性支架，也僅是為了增加電樞的機械強度。在N-S型結構中，電樞繞組不能采用背對背繞制的環形線圈，而應采用一套一般形式的疊繞組或波繞組。