帶側(cè)勵磁極永磁直流電動機工作點的計算
劉衛(wèi)國 李鐘明 李聲晉 蘆剛 竇滿鋒（西北工業(yè)大學西安710072）
【摘 要】針對帶側(cè)勵磁極的復合磁極結(jié)構(gòu)的永磁直流電動機，分析其磁路結(jié)構(gòu)特點，并得到一種等效去磁曲線求取工作點的計算方法。
【敘 詞】永磁電機直流電動機勵磁結(jié)構(gòu)／工作點計算
在任何一種運動的電磁裝置中，設法提高工作氣隙的磁密，將能有效地提高裝置的出力，改善裝置的動態(tài)品質(zhì)。因而，人們總是想方設法把更多的磁通量匯聚到工作氣隙中去。這種把盡可能多的磁通量匯聚到工作氣隙中去的方法，叫做聚磁技術(shù)。
目前，只有超導材料在超導態(tài)時才表現(xiàn)出絕磁性質(zhì)，磁力線不能進入呈超導態(tài)的超導材料構(gòu)成的環(huán)路。一般物質(zhì)在常溫態(tài)都是導磁體，磁力線總要貫穿一般物體。因而在常溫態(tài)，沒有一種材料能夠幫助匯集磁力線。為了把更多的磁通量匯集到工作氣隙中去，只能依靠高矯頑力的永磁體。
高矯頑力永磁體能經(jīng)得住較高的退磁場，它發(fā)出磁力線不僅可以進入工作氣隙，而且還能有效的約束其它磁體發(fā)出的磁力線，使其更多的進入工作氣隙。
帶有側(cè)極的復合磁極結(jié)構(gòu)永磁直流電動機是電機中為提高氣隙磁密的一種較為典型的聚磁結(jié)構(gòu)電機。近年來，這種帶側(cè)極的聚磁結(jié)構(gòu)已應用于永磁直流寬調(diào)逮電機中，獲得良好的效果。
具有聚磁結(jié)構(gòu)的磁系統(tǒng)不同于常規(guī)永磁電機的磁系統(tǒng)，增加了磁路分析的復雜性。本文提出一種較簡單的分析方法．根據(jù)并聯(lián)磁路的原理．從等效去磁曲線上求取磁鐵工作點。這種方法經(jīng)磁場有限元分析校核，證明是正確可行的。文中還對側(cè)極的結(jié)構(gòu)參數(shù)確定、側(cè)極和主極材料的匹配等進行了討論。
1 帶側(cè)勵磁極的磁路工作點計算
用于直流伺服電動機的一種典型的側(cè)極聚磁結(jié)構(gòu)如圖1所示。側(cè)極一般具有梯形截面．這是因為要保證電機在每一極弧下占有整數(shù)齒槽數(shù)，以減小因齒槽效應引起的氣隙磁通的變化，力求使轉(zhuǎn)矩保持恒定。當然，也可以適當調(diào)整主極的寬度，在保證每一極弧下占有整數(shù)齒槽時，使側(cè)極為矩形截面，以改善側(cè)極的工藝性。
顯然，這時電機氣隙的磁通由兩部分組成：一部分是由主極提供的磁通雪主，一部分是由側(cè)極提供的磁通④刪。對于提供氣隙磁通，側(cè)極和主極可看作是一種并聯(lián)關(guān)系。
對應于圖1聚磁結(jié)構(gòu)的等值磁路如圖2所示。當不計電機鐵部的磁阻時．并將主設磁勢合二為一，則圖2的等值磁路可用圖3a表示，這就明顯地表示出主極和側(cè)極的并聯(lián)關(guān)系。圖3b和圖3c代表只有主極和只有側(cè)級時的等值磁路。表示主極和側(cè)極本身的磁阻。由于電機氣隙一般較小，且在一般設置側(cè)極的直流永磁電機中，側(cè)極和主極磁化方向的長度相對于氣隙是相當大的，永磁體本身的磁阻又比較大，故氣隙磁阻遠小于主極和側(cè)極的磁阻，即可先不計主、側(cè)極的漏磁。這樣，側(cè)極的設置，使電機氣隙磁能中不僅增加了側(cè)極部分的磁通量，并且有效地阻斷了主極的極間漏磁，使得氣隙磁通量明顯增大。
若不計圖3b和c的漏磁．當磁路不飽和時．圖3a可以看作是圖3b和c二種的迭加；作者提出一種等效去磁曲線的設想。
圖4中曲線l、3分別代表側(cè)極和主極的去磁特性。根據(jù)并聯(lián)磁路原理，將主、側(cè)極的去磁曲線在同一磁勢下分別相迭加，得到了等效去磁曲線。這時，可將此聚磁路看作是具有單一的假想磁極，等效去磁曲線2即代表這一假想礅極的去磁。
得到等效的去磁曲線之后，可以按一般的方法從磁鐵工作圖上求解工作點。即計算出外磁路的磁化特性曲線，該曲線與等效去磁曲線的交點，即為電機的工作點。但是由圖1可以看出，側(cè)極的磁通路徑與主極的磁通路徑不完全相同，側(cè)極磁通不經(jīng)過機殼。因而在計算外磁路特性時，機殼磁密應該按常規(guī)的方法乘以小于1的系 |
