盤式電機，也稱為軸向磁場電機或圓盤電機，是一種獨特的電機設計。其核心特征在于主磁場沿電機軸線方向分布，而氣隙呈現(xiàn)平面狀，磁場方向為軸向。與常規(guī)電機相比，盤式電機的轉(zhuǎn)子和定子以平行的圓盤形態(tài)排列，賦予電機一種扁平的外形。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，最終到達定子的另一磁極，完成閉合回路。

01盤式電機與傳統(tǒng)徑向磁通電機原理對比

1、磁通路徑差異：盤式電機的磁通路徑與電機轉(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，盤式電機的氣隙作用半徑大于徑向磁通電機。這一特點使得盤式電機能夠?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，盤式電機的體積可縮減30%-40%，重量可減輕1/2至1/3。

盤式電機磁通路徑示意

徑向電機磁通路徑示意

02盤式電機特點

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

2、高效能輸出：得益于優(yōu)化的磁路設計，盤式電機在有限的體積內(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)設計有利于熱量的快速傳導和散發(fā)，當與外部冷卻系統(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，響應速度快，能夠滿足對快速反應有要求的應用需求。

5、精準運動控制：盤式電機的結(jié)構(gòu)特點使其在運動控制方面具有優(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盤式電機的應用與挑戰(zhàn)

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

04盤式電機的充磁與測量

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

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

盤式電機充磁檢測設備案例

2. 盤式電機的測量：對電機表磁分布進行高精度測量，對于準確評估電機性能和優(yōu)化設計方案具有極其重要的意義。

來源：麥格雷博