磁鐵工作圖
永磁體是一種非線性磁性材料，含有永磁體的磁路是非線性磁路，其計(jì)算方法通常有兩種：一是解析法，即將位于第二象限的永磁體的去磁曲線和外磁路的特性曲線用解析式來(lái)近似地表達(dá)，但數(shù)學(xué)計(jì)算將很復(fù)雜，也不一定精確；二是利用曲線相交法，作磁鐵工作圖來(lái)解算非線性磁路，這種方法既方便、簡(jiǎn)單和直觀，又具有足夠的估算精度。
所謂磁鐵工作圖，就是用來(lái)表示永磁體的基本參量和外磁路各參數(shù)之間，以及與外磁場(chǎng)(電樞反應(yīng)磁場(chǎng))之間關(guān)系的圖形，亦即用圖解法來(lái)表示電路和磁路之間相互關(guān)系的圖形。設(shè)計(jì)者可以借助磁鐵工作圖來(lái)調(diào)整磁路系統(tǒng)和電路系統(tǒng)的參數(shù)，使永磁體工作在****工作點(diǎn)附近。因此，磁鐵工作圖不僅是計(jì)算含有永磁體的非線性磁路的基礎(chǔ)，而且也是永磁電動(dòng)機(jī)電磁設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。
下面，按做圖和計(jì)算的順序，簡(jiǎn)要地介紹如何用曲線相交法來(lái)作磁鐵工作圖：
第一步做永磁體的去磁曲線φm=fo(AWm)磁鐵工作圖為二坐標(biāo)系統(tǒng)。為了便于計(jì)算，縱坐標(biāo)表示為磁通φ，橫坐標(biāo)表示為磁勢(shì)Aw。首先我們根據(jù)所選用的永磁體的牌號(hào)和永磁體的尺寸，在第二象限作永磁體的去磁隨線φm=fo(AWm)，如圖1 70所示。它反映了圖1 6l(b)等效磁路圖中M和Ⅳ兩點(diǎn)以左的磁路特性，即永磁體的外特性。
第二步做漏磁通特性曲線φm=f1(AWm)。
漏磁通φσ沿著漏磁路流通，漏磁路主要由一定形狀和一定尺寸的空氣路徑所組成，所以可以近似地用一條直線來(lái)表示。在圖1.70中，φm=f1(AWm)為漏磁通特性曲線。
第三步做主磁通特性曲線φm=f2(AWm)。
在圖1．70中，φδ=f2(AWm)為主磁通特性曲線，它反映了氣隙磁通φδ所經(jīng)過(guò)的那條主磁路的特性。如果主磁路處于不飽和狀態(tài)，則主磁通特性曲線也可以近似地用一條直線來(lái)表示。這時(shí)只要計(jì)算出一點(diǎn)，就可以確定它。在主磁路飽和的情況下，則必須通過(guò)磁路計(jì)算逐點(diǎn)描繪出來(lái)。
第四步做空載特性曲線φm=f(AWm)
由圖1．61(b)的等效磁路可知，Φm=φδ+φσ。因此，把漏磁通特性曲線φσ=f1(Awm)和主磁通特性曲線φδ=f2(Awm)在同一橫坐標(biāo)上，縱坐標(biāo)相加，即可得到永磁體外磁路的空載特性曲線φm=f(Awm)。相對(duì)永磁體而言，外磁路空載特性曲線φmf(AWm)反映了圖1.61(b)等效磁路圖中M和N兩點(diǎn)以右主磁路和漏磁路的并聯(lián)磁路的特性。
第五步?jīng)Q定回復(fù)直線的起始點(diǎn)K。
根據(jù)所采用的“穩(wěn)磁，，方法，計(jì)算出相應(yīng)的永磁體的去磁磁勢(shì)，并按一定比例尺在橫坐標(biāo)軸上取OQK段，使之與永磁體的去磁磁勢(shì)相等。然后，把永磁體的外磁路特性曲線φm=f(Awm)平移到QK點(diǎn)，平移后的永磁體的外磁路空載特性曲線φm=f(Awm)與永磁體的去磁曲線φm=fo(Awm)相交于K點(diǎn)。K點(diǎn)就是回復(fù)直線的起始點(diǎn)。當(dāng)我們采用“啟動(dòng)穩(wěn)定”法“穩(wěn)磁”時(shí)，只要計(jì)算出啟動(dòng)時(shí)電樞反應(yīng)的直軸去磁磁勢(shì)Awadk然后便可決定回復(fù)直線的起始點(diǎn)K，如圖1．70所示。
第六步做回復(fù)直線φm=g(Awm)。
以K點(diǎn)為起始點(diǎn)，作回復(fù)直線φm=g(Awm)，它與橫坐標(biāo)軸的夾角為β。
回復(fù)直線也可以這樣作：通過(guò)去磁曲線與縱坐標(biāo)的交點(diǎn)φr，做去磁曲線的切線φrT然后從K點(diǎn)出發(fā)做一條平行于該切線φrT的直線KP，此直線KP就是回復(fù)直線。
第七步電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行時(shí)的磁狀態(tài)。
永磁體的外磁路空載特性曲線φm=f(Awm)與回復(fù)直線φm=g(Awm)的交點(diǎn)P為電動(dòng)機(jī)的空載工作點(diǎn)。由磁鐵工作圖可知，空載狀態(tài)下永磁體發(fā)出的磁通為φm0作氣隙內(nèi)的磁通為φδ0漏磁通為φσ0AWMO空載狀態(tài)時(shí)作用在圖1．61(b)所示的等效磁路圖中M和N兩點(diǎn)上的磁壓。
第八步電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)的磁狀態(tài)。
計(jì)算出電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)的電樞反應(yīng)直軸去磁磁勢(shì)A WadH，并按一定比例尺在橫坐標(biāo)上取OQh段，使之與磁勢(shì)A WadH相等。然后把永磁體的外磁路空載特性曲線Φm=f(Awm)平移到QH點(diǎn)，平移后的永磁體的外磁路空載特性曲線Φm=f(Awm)與回復(fù)直線Φm=g(Awm相交于H點(diǎn)。日點(diǎn)稱為電動(dòng)機(jī)的負(fù)載工作點(diǎn)。對(duì)應(yīng)于日點(diǎn)的Awk為額定狀態(tài)時(shí)作在圖1．61(b)等效磁路圖中M和Ⅳ兩點(diǎn)上的磁壓。在磁鐵工作圖上，利用過(guò)H點(diǎn)的水平線與外磁路空載特性曲線Φm=f(Awm)的交點(diǎn)，可以求得額定狀態(tài)時(shí)永磁體發(fā)出的磁通ΦmH，工作氣隙內(nèi)的磁通ΦδH和漏磁ΦσH。
空載狀態(tài)下工作氣隙內(nèi)的磁通為ΦδH和額定狀態(tài)時(shí)工作氣隙內(nèi)的磁通為Φδ將是電路計(jì)算(設(shè)計(jì)電樞繞組)的基本依據(jù) |
