2025年电机控制器发展现状及研究意义.pdfVIP

古之立大事者，不惟有超世之才，亦必有坚忍不拔之志。——苏轼

电机控制器发展现状及研究意义

一、盘式永磁电机的发展情况及研究现状

盘式电机的气隙是平面型的，气隙磁场是轴向的，所以又被称为轴向磁场电机。法拉第

发明的世界上第一台电机就是轴向磁场电机，但是由于它的定、转子之间存在轴向磁吸力以

及制造复杂等缺点，使得盘式电机未能得到进一步的发展，而被以后发展起来的常规电机又

称为径向磁场电机所取代，可是常规电机也并非十全十美，由于齿根部存在“瓶颈”现象，

致使电机的散热、铁心利用率低等问题一直困扰着电机工程人员，而这些问题只有从结构上

进行彻底的变化才能解决，于是20世纪40年代起，轴向磁场电机又重新受到了电机界的重

视。实际的研究结果表明，轴向磁场电机不仅具有较高的功率密度，而且在一些特殊应用场

合，它还具有明显的优越性。（吴畏，许锦兴，林金铭.盘式永磁同步电动机及其发展.电工技

术杂志，1990，2:10~13.）

随着数控机床、工业机器人、机械手、计算机及其外围设备等高科技产品的兴起和特殊

应用如雷达、卫星天线等跟踪系统的需要，人们对伺服驱动电机小型化、薄型化、低噪声的

呼声愈来愈高，对电机的结构和体积也提出了更高的要求。世界上一些先进的工业国家从

20世纪80年代初期起，就已经开始研制盘式永磁电机。由于它结合了永磁电机和盘式电机

的优点，使得该类电机既具有永磁电机结构简单、运行可靠、体积小、质量轻、损耗小、效

率高的优点，又同时具有盘式电机轴向尺寸短、结构紧凑、硅钢片利用率高、工艺简单、功

率密度高、转动惯量小的特点，因此，该类电机在国内外迅速地得到了广泛应用。目前在不

同种类、不同结构的盘式永磁电机中尤以盘式永磁直流电动机、盘式永磁同步电动机和盘式

无刷直流电动机应用最为广泛。

上世纪70年代初期，盘式电机首先以直流电机的形式应用于电车、水泵、吊扇和家用

电器等场合。1973年，英国的KeiperF率先指出了盘式轴向磁场结构的优越性，从而引起

了电机界的极大兴趣，从70年代末期起，人们开始将盘式电机研究的方向转向盘式永磁同

步电机。1978年，意大利比萨大学的BramantiA教授首次提出了制造轴向气隙同步电动机

的几种方法，探讨论了轴向磁场同步电机的特性，并且制造论文一台双定子单隐极转子的实

验样机。1979年，联邦德国布伦瑞克大学的WehH教授给出了双转子单定子盘式永磁同步

电机电磁场的计算的解析法，并导出了电机的稳态、瞬态参数和特性方程。1985年，美国

弗吉尼亚理工大学的KrishnanR教授对伺服驱动用的盘式永磁同步电动机进行了全面的介

绍，通过对各种径、轴向磁场电机的性能进行比较，展现了盘式永磁同步电机的优越性。

（KrishnanR，BeutlerAJ.Performanceanddesignofanaxialfieldpermanentmagnet

synchronousmotorservodrive.IEEEIndustryApplicationsAnnualMeeting，1985:634~640.）

2001年，MetinAydin和SurongHung对环形有槽和无槽盘式永磁电机进行了深入的研究并

推导出了用于环形盘式永磁同步电机的方程（AydinM，HungS，ThomasA.Designand3D

electromagneticfieldanalysisofnon-slottedandslottedTO-RUStypeaxialfluxsurfacemounted

permanentmagnetdiscmachines.IEEEElectricMachinesandDr