一、結構基礎：盤式軸向磁通架構的核心設計
ND-s 系列采用雙定子單轉子的盤式軸向磁通結構，這是其實現標準型穩定運行的機械基礎。定子與轉子呈平行圓盤狀布局，中間預留 0.5～1mm 氣隙，整體厚度較同功率徑向磁通電機縮減 30%。轉子核心為鋁合金支架，沿圓周均勻鑲嵌釹鐵硼永磁體（牌號 N45），采用徑向充磁方式形成交替磁極，磁極對數根據型號梯度設置（φ200mm 型號為 8 對，φ350mm 型號為 12 對），確保磁場分布均勻性。
定子由硅鋼片疊壓而成（0.35mm 厚 35W300 無取向硅鋼片，疊壓系數 0.95），繞組采用分布式繞線工藝嵌入定子槽內，三相繞組按星形接法連接，出線端通過屏蔽線纜接入驅動器。這種結構摒棄了傳統電機的減速器、聯軸器等中間傳動環節，轉子直接與負載法蘭剛性連接，從機械結構上消除了傳動間隙帶來的運行波動，適配自動化產線中對穩定性要求較高的常規驅動場景。
二、磁路系統：穩態磁場與感應磁場的作用機制
ND-s 的核心工作基于電磁感應原理，其磁路系統由 “永磁體勵磁磁路" 與 “繞組電樞磁路" 構成閉合回路。轉子永磁體在氣隙中產生穩態主磁通，通過定子鐵芯形成閉合路徑，氣隙磁通密度穩定在 0.8～1.0T，較高速型 HS 系列略低但分布更均勻，為轉矩輸出的平穩性奠定基礎。
當驅動器向定子三相繞組通入正弦交流電時，繞組產生旋轉電樞磁場，其旋轉速度與電源頻率嚴格同步（同步轉速 n=60f/p，f 為電源頻率，p 為磁極對數）。電樞磁場與轉子永磁體的穩態磁場相互作用，產生電磁轉矩：同性磁極相互排斥，異性磁極相互吸引，通過磁場力的切線分力驅動轉子旋轉，轉矩大小與氣隙磁通密度、電樞電流有效值及定轉子磁極耦合度成正比。
為降低磁路損耗，定子鐵芯采用斜槽設計（斜槽角度為 1 個齒距），有效抑制齒槽轉矩，使低速運行時的轉矩波動控制在額定值的 5% 以內。同時，磁路末端設置導磁端蓋，將漏磁通控制在總磁通的 8% 以下，提升磁能利用率，這也是 ND-s 系列在常規負載下能效達 85% 以上的關鍵因素。
三、能量轉換：從電能到機械運動的高效傳遞
ND-s 的能量轉換過程遵循電磁力做功原理，可分為 “電能 - 磁場能 - 機械能" 三個階段。在電能輸入階段，三相交流電經驅動器整流濾波為直流電，再通過 IGBT 逆變器轉換為調頻調壓的三相交流電，精準控制輸出電流的幅值與頻率，適配不同負載需求。
進入磁場能轉換階段，定子繞組的交變電流產生動態旋轉磁場，該磁場與轉子永磁體的靜態磁場疊加形成合成磁場，合成磁場的軸線與轉子磁極軸線存在夾角（稱為 “功角"），功角大小隨負載變化自動調節：輕載時功角較小（約 5°～10°），重載時功角增大（最大不超過 90°），確保轉矩輸出與負載需求實時匹配。
在機械能輸出階段，合成磁場產生的電磁轉矩直接作用于轉子，帶動負載同步旋轉，實現 “直接驅動" 的核心特性。由于消除了中間傳動環節，能量傳遞效率較皮帶傳動提升 20% 以上，且避免了傳動部件摩擦產生的能量損耗與噪音，這與直驅技術 “無傳動損耗" 的本質優勢一致。
四、控制機制：三閉環調節的穩態運行保障
ND-s 系列依托 “位置 - 速度 - 轉矩" 三閉環控制系統實現標準型所需的運行穩定性，與高響應型 HD-s 相比，其控制邏輯更側重穩態精度而非動態響應速度。位置環通過 17 位絕對值編碼器實時采集轉子位置信號，編碼器數據更新頻率為 500kHz，將位置信息反饋至驅動器，與設定位置進行對比調節。
速度環接收位置環的偏差信號，通過 PI 調節器輸出轉矩指令，速度調節范圍覆蓋 5～500rpm，在額定轉速下的速度波動可控制在 ±2rpm 以內。轉矩環作為內環，實時監測定子繞組電流，通過矢量控制算法將交流電分解為勵磁電流與轉矩電流，分別調節磁場強度與輸出轉矩，確保負載變化時轉矩輸出平穩。
針對標準工業場景的適配需求，ND-s 支持兩種核心運行模式：速度模式下通過模擬量信號（4～20mA）調節轉速，分辨率達 1rpm；轉矩模式下通過電流信號控制輸出力矩，適配恒定張力卷繞等場景。控制系統兼容 Modbus-RTU 通信協議，可與 PLC 實現無縫數據交互，滿足常規自動化系統的集成需求。
五、運行保障：磁路與機械的協同穩定設計
ND-s 的持續穩定運行依賴磁路保護與機械防護的雙重保障。磁路方面，內置 PTC 熱敏電阻監測繞組溫度，當溫度超過 105℃時，驅動器自動切斷輸出電流，避免永磁體高溫退磁（釹鐵硼永磁體退磁溫度起始點約 120℃）；同時通過電壓鉗位電路限制繞組過電壓，防止絕緣層擊穿。
機械結構上，采用交叉滾子軸承支撐轉子，接觸角 45°，徑向與軸向承載能力均衡，配合預緊螺母消除軸承間隙，使轉子徑向跳動控制在 0.02mm 以內。外殼采用 IP65 防護等級設計，通過密封圈阻斷粉塵與水汽侵入，定子繞組采用 H 級絕緣漆處理，耐溫范圍 - 10～130℃，適配一般工業環境的濕度（≤95% 無凝露）與粉塵條件。
散熱系統采用自然散熱與散熱筋強化結合的設計，定子外殼一體成型出 24 條軸向散熱筋，表面積較平滑外殼增加 2 倍，確保額定負載下繞組溫升不超過 70K，避免溫度過高導致的性能衰減，為標準工況下的長期運行提供保障。
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更新時間：2025-10-30
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