刘  宁（深圳黎明工业有限公司  518031）

徐秀英（深圳市金田房地产开发公司）

 

    【摘  要】直流永磁电机的磁极形状较多，在设计中常会遇到气隙系数和计算极弧系数的选取。这些系数选取的精确程度直接影响电机设计精度和制造成本。通过对多种不同磁极形状永磁直流电机设计方案的计算分析，得出了这些系数与相关量的关系曲线。

    【叙  词】直流电动机永磁电机气隙系数计算极弧系数

    在微型直流永磁电机的设计中，常由于不同的用途采用不同的磁极形状，因此不可避免地存在着气隙系数和计算极弧系数的选取。这些系数选取的精确程度不仅影响设计精度和电机的性能，而且直接影响电机的制造成本。

    本文通过对无极靴的同心瓦片形磁极、有极靴的同心瓦片形磁极和等外径拼块式的瓦片形磁极电机设计方案的计算分析，给出了气隙系数和计算极弧系数与其相关量之间的关系曲线。这些曲线不仅反映了气隙系数和计算极弧系数与其相关量之间的定量关系，更重要的是反映出了这些参数随不同选取值时的变化趋势。

    气隙系数kδ是考虑到电机开槽因槽口对气隙磁场的影响而引入的系数。在一般微型直流屯机的设计中常采用半闭口槽，开槽对气隙磁场的影响如图1所示。

    根据图1所示的意义，气隙系数的计算可用下式进行，

    从式(1)式可见，气隙系数的物理意义是将有槽电机当作无槽电机计算，但其气隙被放大了k8倍。

    永磁电机的气隙系数一般按凸极电机计算，但其计算公式为：

    从式(2)、(3)可见，永磁电机的气隙系数取决于气隙长度、永磁体的厚度和槽口的宽度等因素。在设计计算中需要综合考虑。

    计算极弧系数αp是为确定每极****磁通密度而引入的系数，其物理意义如图2所示，数学表达式见式(4)。

          

   

    从图2和式(4)可见，计算极弧系数的物理意义是假想每极气隙磁通集中在计算极弧长度bp范围内，并认为在这个范围内气隙磁场均匀分布，其磁密等于****值。计算极弧系数即为极弧计算长度与极距之比：

            

    由于磁极形状和磁路结杓的不同，影响电机气隙磁场的波形和计算极弧系数的因素也各不相同。对于永磁电机，其计算极弧系数主要取决于计算极弧、气隙长度与极距的比值。

    不同磁极形状的气隙系数kδ与气隙长度δ的关系，经计算得到的曲线见图3、图4和图5。