永磁同步電機(jī)之永磁電機(jī)磁路計(jì)算中的主要系數(shù)

    磁路計(jì)算是電機(jī)電磁計(jì)算的基礎(chǔ)。永磁電機(jī)磁路計(jì)算中計(jì)算磁位差的方法和公式與普通電勵(lì)磁電機(jī)相同，但由于使用永磁體勵(lì)磁，其磁場(chǎng)分布與電勵(lì)磁電機(jī)有所不同，因而在計(jì)算磁位差時(shí)需要采用的各個(gè)修正系數(shù)與電勵(lì)磁電機(jī)不同。而且修正系數(shù)能否準(zhǔn)確取值直接影響磁路計(jì)算的準(zhǔn)確程度。本節(jié)著重分析磁路計(jì)算中的四個(gè)主要系數(shù)：空載漏磁系數(shù)。、電樞計(jì)算長(zhǎng)度幾，、計(jì)算極弧系數(shù)a，和氣隙系數(shù)K 。 。本節(jié)以永磁直流電機(jī)為模型進(jìn)行分析，但所得結(jié)論和曲線可以推廣應(yīng)用于其他永磁電機(jī)。

4.1空載漏磁系數(shù)

永磁電機(jī)的磁場(chǎng)分布比較復(fù)雜，而且與永磁材料的性能、磁極充磁方式、極靴的形狀和尺寸、氣隙長(zhǎng)度、電樞軸向長(zhǎng)度等許多因素有關(guān)。準(zhǔn)確計(jì)算空載漏磁系數(shù)需要求解永磁電機(jī)的三維磁場(chǎng)。但受計(jì)算資源的限制，工程上通常不求解三維磁場(chǎng)，而通過(guò)求解兩個(gè)二維磁場(chǎng)再根據(jù)試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果進(jìn)行修正。對(duì)三維磁場(chǎng)的分析表明，可以將永磁電機(jī)的空間漏磁分成兩部分。一部分是存在于電樞鐵心軸向長(zhǎng)度范圍內(nèi)的漏磁，稱為極間漏磁。另一部分是存在于電樞長(zhǎng)度以外的漏磁，稱為端部漏磁。求解極間漏磁磁場(chǎng)的平行平面場(chǎng)域如圖59a所示，采用磁矢位A求解，則該間題的求解模型為。

上述模型亦可用來(lái)計(jì)算水磁直流電機(jī)的電樞計(jì)算長(zhǎng)度。

通過(guò)磁場(chǎng)計(jì)算，可得到場(chǎng)中E 、 El 、 F 、 F：各點(diǎn)的磁矢位值，則端部漏磁系數(shù)。

    由干端部漏磁占急磁通的比例隨電樞軸向長(zhǎng)度的改變而變化，為使曲線通用起見(jiàn)，引入端部漏磁計(jì)算系數(shù)了，的概念，其定義為端部漏磁通。，與電樞單位計(jì)算長(zhǎng)度內(nèi)主磁通氨之比，口，:與端部漏磁系數(shù)的關(guān)系為。

    圖5一12b為采用電磁場(chǎng)數(shù)值計(jì)算方法得到的稀土永磁直流電機(jī)端部磁場(chǎng)分布圖。計(jì)算得出端部漏磁計(jì)算系數(shù)己：的計(jì)算用曲線如圖5一13所示。

4.2電樞計(jì)算長(zhǎng)度

從圖5-12b的端部磁場(chǎng)分布圖可以看出，電機(jī)鐵心兩端面附近存在邊緣磁場(chǎng)，使得氣隙磁場(chǎng)沿軸向分布不均勻。其中端部磁通的一部分匝鏈電樞繞組，應(yīng)歸入氣隙有效磁通。電樞計(jì)算長(zhǎng)度乙f的引人就是為了考慮電機(jī)氣隙磁場(chǎng)的這部分端部效應(yīng)

為了充分利用有效材料，鐵氧體永磁電機(jī)的磁極軸向長(zhǎng)度L ,常比電樞鐵心長(zhǎng)度L．顯著地長(zhǎng)出一段（見(jiàn)圖5一14 )，使氣隙磁場(chǎng)的端部效應(yīng)顯著增大。此時(shí)，必須通過(guò)求解端部磁場(chǎng)來(lái)計(jì)及這部分端部效應(yīng)。

永磁直流電機(jī)電樞計(jì)算長(zhǎng)度的端部磁場(chǎng)計(jì)算模型與端部漏磁系數(shù)計(jì)算模型相同，見(jiàn)圖512a 。通過(guò)磁場(chǎng)計(jì)算可分別求得圖5-12a中E 、 El及D 、 D各點(diǎn)的磁矢位值，則電樞計(jì)算長(zhǎng)度增量。理論分析表明，永磁電機(jī)電樞計(jì)算長(zhǎng)度的增量瓦。與如＋'有關(guān)，故為通用起見(jiàn)，取如十古為基值。則電樞計(jì)算長(zhǎng)度增量的相對(duì)值。

需要說(shuō)明的是，如果所采用永磁體的軸向長(zhǎng)度LM一L，由于電樞鐵心軸向長(zhǎng)度L．遠(yuǎn)大于氣隙長(zhǎng)度占，氣隙磁場(chǎng)向端部擴(kuò)散的影響很小．可近似取。有時(shí)為了取得一個(gè)恒定的軸向磁推力而采用不對(duì)稱的軸向外伸結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖5 14b )，其兩端外伸分別為此‘和此價(jià)，則先將2 △ L品和2 △ L認(rèn)分別查圖5一15得到此石和組扇，電樞計(jì)算長(zhǎng)度。計(jì)算極弧系數(shù)從圖5一9b和c可以看出，電機(jī)氣隙徑向磁場(chǎng)沿圓周方向的分布是不均勻的。為了便于磁路計(jì)算，引入了計(jì)算極弧系數(shù)烏。它可以定義為計(jì)算極弧寬度b，與極距r的比值；也可以定義為氣隙平均磁通密度B如與最大磁通密度B 。的比值（見(jiàn)圖5一16 )．即。a，的大小取決于氣隙徑向磁場(chǎng)沿圓周的分布。對(duì)于永磁電機(jī)，氣隙磁場(chǎng)的分布與永磁電機(jī)，氣隙磁場(chǎng)的分布與永磁體充磁方式（平行充磁、徑向充磁）、磁極是否帶有極靴、極靴的幾何形狀和磁路飽和程度等因素有關(guān)。