机电一体化五要素及永磁电机

机电一体化技术是在微型计算机为代表的微电子技术、从系统理论出发，根据系统功能目标和优化组织结构目标，对各组成要素及其间的信息处理，接口耦合，运动传递，物质运动，能量变换进行研究，使得整个系统有机结合与综合集成。

五大组成要素。一个机电一体化系统中一般由结构组成要素、动力组成要素、运动组成要素、感知组成要素、智能组成要素五大组成要素有机结合而成。机械本体（结构组成要素）是系统的所有功能要素的机械支持结构，一般包括有机身、框架、支撑、联接等。动力驱动部分（动力组成要素）依据系统控制要求，为系统提供能量和动力以使系统正常运行。

测试传感部分（感知组成要素）对系统的运行所需要的本身和外部环境的各种参数和状态进行检测，并变成可识别的信号，传输给信息处理单元，经过分析、处理后产生相应的控制信息。控制及信息处理部分（职能组成要素）将来之测试传感部分的信息及外部直接输入的指令进行集中、存储、分析、加工处理后，按照信息处理结果和规定的程序与节奏发出相应的指令，控制整个系统有目的的运行。执行机构（运动组成要素）根据控制及信息处理部分发出的指令，完成规定的动作和功能。

常规磁体结构的空心杯型定子高速永磁无刷直流电机的气隙磁通密度较低，采用新型磁体结构能够大幅度提高气隙磁通密度。该磁体结构具有磁屏蔽、正弦性气隙磁通密度分布的特点，特别适合于空心杯型定子高速永磁无刷直流电机。在设计高速高效永磁无刷直流电机时，其电磁设计可遵循下面的原则：

径向充磁的常规磁体结构电机与平行充磁的常规磁体结构电机相比，前者具有小的气隙磁通、大的转子轭部磁通，因此，对6极及以上极数的常规磁体结构电机来说，应采用平行充磁。磁体结构电机气隙磁通密度的正弦性远比常规磁体结构电机好，每极磁体块数越多，气隙磁通密度的正弦分布性越好。磁体结构电机的转子轭部磁通密度很小，远低于常规磁体结构电机，因此磁体结构电机可省却导磁转子铁心;但常规磁体结构电机，如果转子轭部不导磁，则电机气隙磁通密度将显著降低。因此，若转子无导磁铁心，则电机应采用磁体结构，以保证电机的气隙磁通密度，从而保证电机的功率密度和转矩密度。

对无定子导磁铁心电机，无论采用磁体结构还是常规磁体结构，电机的永磁磁场都有一定的辐射范围，因此为防止电磁干扰，应保证电机总有效气隙大于6倍的永磁体厚度。此范围以外的磁通密度将会很小，不会产生电磁干扰和铁耗。在永磁体厚度较小时，磁体结构提供的气隙磁通密度低于常规磁体结构;而当永磁体厚度增加到一定值时，磁体结构所提供的气隙磁通密度要高于常规磁体结构电机。因此，对无定子铁心电机来说应采用磁体结构，并尽可能增加磁体厚度，以提高气隙磁通密度，从而保证电机具有相当的功率密度和转矩密度。