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，而氣隙呈現平面狀，磁場方向為軸向。與常規電機相比，盤式電機的轉子和定子以平行的圓盤形態排列，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，經過轉子，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軸垂直，沿徑向和周向閉合。


2、氣隙作用半徑與轉矩輸出：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實現更高的轉矩輸出，其轉矩密度可提升超過30%。


3、體積與重量優勢：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。
徑向電機磁通路徑示意


02盤式電機特點


1、緊湊型結構：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境。


2、高效能輸出：得益于優化的磁路設計，盤式電機在有限的體積內能夠輸出較大的扭矩和功率，具有高功率密度的特性。


3、優良散熱特性：其扁平的結構設計有利于熱量的快速傳導和散發，當與外部冷卻系統配合使用時，散熱效果更佳。


4、敏捷動態性能：由于盤式電機的轉動慣量較小，其在啟動、加速和減速等動態過程中表現出色，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：盤式電機的結構特點使其在運動控制方面具有優勢，能夠實現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


盤式電機憑借其高效能和高轉矩密度，在電動汽車、機器人、航空航天、工業自動化以及醫療設備等多個領域展現出廣闊的應用潛力，被視為未來電機技術發展的關鍵趨勢。然而，要實現其大規模應用，還需攻克諸多設計與生產層面的技術難題：首先，盤式電機對制造精度有著極為嚴苛的要求，關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，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，并精心設計復雜的冷卻及密封結構；最后，由于材料種類繁多、生產工藝復雜，導致盤式電機的生產成本相對較高。
04盤式電機的充磁與測量


盤式電機的磁檢和充磁環節在其設計和使用過程中扮演著至關重要的角色，能夠有效確保電機長期穩定運轉，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化設計方案具有極其重要的意義。