永磁直流力矩电机

国内外关于直流永磁力矩电动机的专利文献主要针对电动机的结构，以及槽极数的设计，其发展趋势是使该类力矩发动机的结构更紧凑、力矩更大。其中美国专利US5990584（公开日：1999-11-23）设计一种永磁直流力矩电动机，其定子安装在基座上悬臂中，并嵌套在一个杯形转子中。其永磁体贴在转子的内部，定子铁心外部由线圈直接包成网状，可加工成片状或薄板状。磁极片具有缩短的电极靴表面与转子磁体形成放射形的间隙。磁极片向轴向和横向扩展，轴向磁极片的扩展部分可提供给定电动机所有的磁通量，无需再增加电流的安培。

国内实用新型95218685.3（公开日：1996.12.18）也涉及一种大力矩直流电动机，转子采用双数正槽，单层绕组，换向片至少6片，使转子产生的磁场与定子磁场的磁轴交角小于直角（30－45°）。具有起动力矩大，机械加工容易，省工省料，制造维修方便，工作可靠，过负荷能力强，使用寿命长等特点。

国外永磁直流力矩电动机的主要生产厂商有美国Kollmorgen公司、Poly-Scientific公司、英国Muirhead Aerospace等公司，设计生产了各种型号的永磁直流力矩电动机，其中美国Kollmorgen公司的直流力矩电机由永磁场和绕线式电枢共同作用将电力转化为转矩，用于定位和速度控制系统。英国Muirhead Aerospace公司生产的直流力矩电动机具有大力矩输出、直接响应和低速精确运转等特点，电动机采用的永磁材料有稀土磁体、铝镍钴合金等。同时该公司还可为用户定制特殊型号的电动机，各种型号的直流力矩电动机峰值堵转力矩范围可从0.075N·m到203N·m。国内北京敬业电工集团、成都精密电机厂等单位也生产了系列直流力矩电动机，其中成都精密电机厂生产的永磁式直流力矩电机具有堵转力矩大，空载转速低，不需要任何减速装置可直接驱动负载，过载能力强等特点。长期堵转时能产生足够大的转矩而不损坏。

中国电子科技集团公司第二十一研究所对永磁直流力矩电动机已进行了多年的开发研制，取得了多项研制成果，该单位开发的J65LYX01型永磁式直流力矩电动机主要用于HQ－9工程主动导引头位标器随动系统中作执行元件，带动系统中天线作伺服运动。由于力矩电动机具备能堵转工作的优点，故被经常采用，同时还可广泛用于多种工业自动控制中的直流闭环PWM调速系统中，控制方便。该电机采用稀土永磁材料，是具有隐极式磁路结构的直流力矩电动机。该电机具有体积小，出力大，特别是力矩脉动小的特点。并在1997年经电子工业部鉴定为国内领先。哈尔滨工业大学、西安微电机研究所等研究单位也在该领域进行了长期的研究。

永磁直流力矩电动机具有高耦合刚度、高线性度、高转矩惯量比，在短时间内可以输出峰值转矩，能在低速甚至堵转状况下连续运行。它广泛用于高精度的速度或位置伺服系统中。

a.根据装备运动和系统特点选用电机；在有限角度内往复摆动，应选用有限转角力矩电动机，使用环境恶劣应选用无刷产品；体积受严格限制场合选用带减速器直流力矩电机。

b.不能随意调整电刷、刷架位置。分装式电机应保证定、转子同心度。

c.峰值堵转转矩、转矩脉动等指标，应根据使用场合合理确定。如同时要求电机峰值堵转转矩很高、转矩脉动很低、电机及驱动电路体积很小，制造难度和成本费用会急剧增加。

d.无刷电机的性能，特别是转矩波动与驱动方式密切相关；电机的电磁设计对应不同驱动方式也应有不同考虑。应增强使用方和承制方的沟通和协调

国内永磁直流力矩电动机相关标准有：

GJB971A-99《永磁式直流力矩电动机通用规范》

SJ/Z 2082-1982《永磁直流力矩电动机用稀土钴永磁体》

SJ/T 9559.5-1993《永磁直流力矩电动机质量分等标准》

1998年SJ 50791/2、50791/3、50791/4分别给出了J250LYX12A型、J80LYX01和J130LYX11型、J250LYX16型永磁式直流力矩电动机详细规范。

国际上相关标准有MIL-Q-9858和MIL-I-45208的质量保证体系。

根据有关专家预测，“十五”期间中小电机年产量将达到4000万－5000万kW中小型电机今后的发展趋势是产品向高性能、轻薄短小化、永磁化、无铁心化、无刷化、机电一体化、智能化和组合化方向发展。从国际市场上看，电机是机电产品的重要组成部分，世界贸易额约为35亿美元/年。中小型电机行业单机出口产品主要为交流电动机、交流发电机及直流电机，常年出口企业约40家左右，出口的地区及国家多达60多个，以东南亚居多，其次欧洲及美国、日本、加拿大等国。据海关统计显示，中小型电机出口量为：1996年377万千瓦、1997年453万千瓦、1998年672万千瓦，出口产量分别占当年全国产量的7%、9%和13%，出口金额分别占世界贸易额的3%、4%和5%，份额很小。稀土永磁电机已经成为国内外重点发展产品。