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  文章标题:带侧励磁极永磁直流电动机工作点的计算
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作者:vivan2254  发表时间:2010-4-14 10:20:16
带侧励磁极永磁直流电动机工作点的计算
刘卫国  李钟明  李声晋  芦刚  窦满锋(西北工业大学西安710072)
    【摘  要】针对带侧励磁极的复合磁极结构的永磁直流电动机,分析其磁路结构特点,并得到一种等效去磁曲线求取工作点的计算方法。
    【叙  词】永磁电机直流电动机励磁结构/工作点计算
    在任何一种运动的电磁装置中,设法提高工作气隙的磁密,将能有效地提高装置的出力,改善装置的动态品质。因而,人们总是想方设法把更多的磁通量汇聚到工作气隙中去。这种把尽可能多的磁通量汇聚到工作气隙中去的方法,叫做聚磁技术。
    目前,只有超导材料在超导态时才表现出绝磁性质,磁力线不能进入呈超导态的超导材料构成的环路。一般物质在常温态都是导磁体,磁力线总要贯穿一般物体。因而在常温态,没有一种材料能够帮助汇集磁力线。为了把更多的磁通量汇集到工作气隙中去,只能依靠高矫顽力的永磁体。
    高矫顽力永磁体能经得住较高的退磁场,它发出磁力线不仅可以进入工作气隙,而且还能有效的约束其它磁体发出的磁力线,使其更多的进入工作气隙。
    带有侧极的复合磁极结构永磁直流电动机是电机中为提高气隙磁密的一种较为典型的聚磁结构电机。近年来,这种带侧极的聚磁结构已应用于永磁直流宽调逮电机中,获得良好的效果。
    具有聚磁结构的磁系统不同于常规永磁电机的磁系统,增加了磁路分析的复杂性。本文提出一种较简单的分析方法.根据并联磁路的原理.从等效去磁曲线上求取磁铁工作点。这种方法经磁场有限元分析校核,证明是正确可行的。文中还对侧极的结构参数确定、侧极和主极材料的匹配等进行了讨论。
带侧励磁极的磁路工作点计算
    用于直流伺服电动机的一种典型的侧极聚磁结构如图1所示。侧极一般具有梯形截面.这是因为要保证电机在每一极弧下占有整数齿槽数,以减小因齿槽效应引起的气隙磁通的变化,力求使转矩保持恒定。当然,也可以适当调整主极的宽度,在保证每一极弧下占有整数齿槽时,使侧极为矩形截面,以改善侧极的工艺性。
   
    显然,这时电机气隙的磁通由两部分组成:一部分是由主极提供的磁通雪主,一部分是由侧极提供的磁通④删。对于提供气隙磁通,侧极和主极可看作是一种并联关系。
    对应于图1聚磁结构的等值磁路如图2所示。当不计电机铁部的磁阻时.并将主设磁势合二为一,则图2的等值磁路可用图3a表示,这就明显地表示出主极和侧极的并联关系。图3b和图3c代表只有主极和只有侧级时的等值磁路。表示主极和侧极本身的磁阻。由于电机气隙一般较小,且在一般设置侧极的直流永磁电机中,侧极和主极磁化方向的长度相对于气隙是相当大的,永磁体本身的磁阻又比较大,故气隙磁阻远小于主极和侧极的磁阻,即可先不计主、侧极的漏磁。这样,侧极的设置,使电机气隙磁能中不仅增加了侧极部分的磁通量,并且有效地阻断了主极的极间漏磁,使得气隙磁通量明显增大。
   
    若不计图3b和c的漏磁.当磁路不饱和时.图3a可以看作是图3b和c二种的迭加;作者提出一种等效去磁曲线的设想。
    
    图4中曲线l、3分别代表侧极和主极的去磁特性。根据并联磁路原理,将主、侧极的去磁曲线在同一磁势下分别相迭加,得到了等效去磁曲线。这时,可将此聚磁路看作是具有单一的假想磁极,等效去磁曲线2即代表这一假想礅极的去磁。
    
     得到等效的去磁曲线之后,可以按一般的方法从磁铁工作图上求解工作点。即计算出外磁路的磁化特性曲线,该曲线与等效去磁曲线的交点,即为电机的工作点。但是由图1可以看出,侧极的磁通路径与主极的磁通路径不完全相同,侧极磁通不经过机壳。因而在计算外磁路特性时,机壳磁密应该按常规的方法乘以小于1的系

 

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