永磁同步電動(dòng)機(jī)之氣隙磁密分布系徽

    氣隙磁密分布系數(shù)表示了盤式永磁電機(jī)氣隙磁密幅值隨半徑的變化率，同時(shí)還考慮了邊緣效應(yīng)的影響，它主要與永滋體的徑向長(zhǎng)度、永磁體磁化方向長(zhǎng)度及氣隙長(zhǎng)度有關(guān)，本書作者通過(guò)計(jì)算不同徑向場(chǎng)域磁場(chǎng)分布，給出了各種情況下氣隙磁密分布系數(shù)K；的值，如圖9一22a一e所示。

3線繞盤式永磁直流電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

3.1基本電磁關(guān)系

盤式永磁電動(dòng)機(jī)的電樞繞組是分布的，有效導(dǎo)體位于永磁體前方的平面上，如果考慮其單根導(dǎo)體，在該平面上的位置可用半徑r和極角6來(lái)描述。如氣隙磁密用平均半徑處的磁密代表，可寫成B ,（的的形式。如圖9一23所示，如電機(jī)的機(jī)械角速度為門，在（r , 6）處dr長(zhǎng)導(dǎo)體所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì),因而有效導(dǎo)體在某個(gè)極角口位置下的電動(dòng)勢(shì).

    式〔9-20）說(shuō)明盤式永磁直流電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)勢(shì)公式與普通圓柱式電動(dòng)機(jī)完全一致，盤式永磁電動(dòng)機(jī)的電磁本質(zhì)未變，只是結(jié)構(gòu)改變而已。經(jīng)過(guò)同樣推導(dǎo)，可以得出盤式永磁直流電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩公式與普通圓柱式直流電動(dòng)機(jī)一致，為。

    由子盤式永磁電動(dòng)機(jī)電樞繞組的有效導(dǎo)體在空間呈徑向輻射，電動(dòng)機(jī)的線負(fù)荷隨考察處的直徑變化而變化。如果考慮平均直徑處電動(dòng)機(jī)的線負(fù)荷A .，由式（9一20）和式（9一25）可以得到盤式永磁直流電動(dòng)機(jī)的電滋功率。

3 . 2主要尺寸

將式（9一26）改寫，并考慮到長(zhǎng)度的單位用。 。，A的單位用A / cm，可以得到與普通圓柱式電動(dòng)機(jī)相似的主要尺寸計(jì)算公式：。

可見，盤式永磁直流電動(dòng)機(jī)單位體積的功率與電樞平均直徑成正比而與總的軸向長(zhǎng)度成反比，這與普通圓柱式電動(dòng)機(jī)是不同的。

盤式永磁電動(dòng)機(jī)的主要尺寸比。

設(shè)計(jì)盤式水磁電動(dòng)機(jī)時(shí)，其外形尺寸需滿足安裝要求。當(dāng)外徑給定時(shí)，可以通過(guò)確定最佳的直徑比獲得最大輸出功率。由于盤式永磁電動(dòng)機(jī)繞組在內(nèi)徑處導(dǎo)線密集，電負(fù)荷最大，如果此處電負(fù)荷過(guò)高，會(huì)引起電樞繞組局部過(guò)熱。所以，應(yīng)根據(jù)內(nèi)徑處電負(fù)荷不超過(guò)允許值進(jìn)行初始設(shè)計(jì)。將式（9 27）對(duì)功率求極值，可以得到。

    即如外徑D～和最大電負(fù)荷A 、 。一定，盤式永磁電動(dòng)機(jī)的電樞直徑比為了萬(wàn)時(shí)可獲得最大輸出功率。在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，直徑比的選擇還應(yīng)綜合考慮用銅量、效率、漏磁等因素。如要產(chǎn)生一定電動(dòng)勢(shì)，y值越大所需的匝數(shù)就越小，從而減少端部用銅量然而，內(nèi)徑過(guò)小時(shí)會(huì)增加導(dǎo)線安放的困難，同時(shí)y增大還會(huì)引起漏磁增加。一般地，盤式永磁電動(dòng)機(jī)的直徑比在1 . 5- 2 . 2之間，對(duì)于小型電動(dòng)機(jī)取1 . 5一173；對(duì)大中型電動(dòng)機(jī)取17 -2 . 2

3.3磁極設(shè)計(jì)

3.3.1極數(shù)和極弧系數(shù)外

對(duì)于一定的極弧系數(shù)，采用較少的極數(shù)使極間距離增加，漏磁顯著減少。但是極數(shù)太少勢(shì)必會(huì)對(duì)電動(dòng)機(jī)的效率帶來(lái)不利的影響，因盤式永磁直流電動(dòng)機(jī)一般采用波繞組，其支路數(shù)與極數(shù)無(wú)關(guān)，對(duì)于一定的電樞導(dǎo)體數(shù)，極數(shù)少的電動(dòng)機(jī)其端接部分較長(zhǎng)，致使用銅量增加，電樞繞組銅損耗增加和效率降低。所以盤式永磁電動(dòng)機(jī)盡管漏磁很大，但為了有較高的效率，仍然采用較多的極數(shù)，一般為6一12極．減小極弧系數(shù)有利于減少漏磁，但會(huì)引起每極磁通量降低，而磁通的降低又會(huì)導(dǎo)致匝數(shù)加大和氣隙增大，一般情況下選?。?左右為最佳。

3.3..2磁極尺寸的確定

在電樞內(nèi)、外徑確定之后，磁極內(nèi)、外徑隨即確定，關(guān)鍵的問(wèn)題是如何選擇水磁體的厚度。通過(guò)近似分析可以得出在理想情況下，永磁體最經(jīng)濟(jì)的尺寸是永磁體厚度近似等于氣隙長(zhǎng)度。但是，這時(shí)氣隙磁密場(chǎng)、 Br / 2，如果永磁體的剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度不是很高，對(duì)于電機(jī)設(shè)計(jì)并不有利。為了提高氣隙磁密，不得不增加永磁體厚度。通常對(duì)于鐵氧體永磁．永磁體厚度如，對(duì)于欽鐵硼永磁。