永磁同步電機之永磁電機磁路計算中的主要系數(shù)

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

4.1空載漏磁系數(shù)

永磁電機的磁場分布比較復雜，而且與永磁材料的性能、磁極充磁方式、極靴的形狀和尺寸、氣隙長度、電樞軸向長度等許多因素有關。準確計算空載漏磁系數(shù)需要求解永磁電機的三維磁場。但受計算資源的限制，工程上通常不求解三維磁場，而通過求解兩個二維磁場再根據(jù)試驗驗證結果進行修正。對三維磁場的分析表明，可以將永磁電機的空間漏磁分成兩部分。一部分是存在于電樞鐵心軸向長度范圍內的漏磁，稱為極間漏磁。另一部分是存在于電樞長度以外的漏磁，稱為端部漏磁。求解極間漏磁磁場的平行平面場域如圖59a所示，采用磁矢位A求解，則該間題的求解模型為。

上述模型亦可用來計算水磁直流電機的電樞計算長度。

通過磁場計算，可得到場中E 、 El 、 F 、 F：各點的磁矢位值，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度的改變而變化，為使曲線通用起見，引入端部漏磁計算系數(shù)了，的概念，其定義為端部漏磁通。，與電樞單位計算長度內主磁通氨之比，口，:與端部漏磁系數(shù)的關系為。

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

4.2電樞計算長度

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

為了充分利用有效材料，鐵氧體永磁電機的磁極軸向長度L ,常比電樞鐵心長度L．顯著地長出一段（見圖5一14 )，使氣隙磁場的端部效應顯著增大。此時，必須通過求解端部磁場來計及這部分端部效應。

永磁直流電機電樞計算長度的端部磁場計算模型與端部漏磁系數(shù)計算模型相同，見圖512a 。通過磁場計算可分別求得圖5-12a中E 、 El及D 、 D各點的磁矢位值，則電樞計算長度增量。理論分析表明，永磁電機電樞計算長度的增量瓦。與如＋'有關，故為通用起見，取如十古為基值。則電樞計算長度增量的相對值。

需要說明的是，如果所采用永磁體的軸向長度LM一L，由于電樞鐵心軸向長度L．遠大于氣隙長度占，氣隙磁場向端部擴散的影響很?。山迫　Ｓ袝r為了取得一個恒定的軸向磁推力而采用不對稱的軸向外伸結構（見圖5 14b )，其兩端外伸分別為此‘和此價，則先將2 △ L品和2 △ L認分別查圖5一15得到此石和組扇，電樞計算長度。計算極弧系數(shù)從圖5一9b和c可以看出，電機氣隙徑向磁場沿圓周方向的分布是不均勻的。為了便于磁路計算，引入了計算極弧系數(shù)烏。它可以定義為計算極弧寬度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（見圖5一16 )．即。a，的大小取決于氣隙徑向磁場沿圓周的分布。對于永磁電機，氣隙磁場的分布與永磁電機，氣隙磁場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。