摘要：在永磁电机的设计中，为了求出电机的稳态和暂态特性，需要计算电机的磁参数。近年电机界尚存在不同的方法计算磁场问题，作为另一种途径，文中直接从场的角度出发，运用永磁镜象原理，结合电机基本结构，分析了永磁电机气隙磁场的大小及分布，给出了气隙磁场的解析表达式，进而探讨永磁电机磁钢材料及厚度的选择方法。

关键词；永磁电机i镜象原理}磁场分析}磁钢选择

中图分类号：tm351    文献标识码：a    文章编号：1001-6848(2000)02-0011-04

    随着永磁材料以及计算机技术的发展和应用，电机的结构及设计出现了许多新的变化。由于永磁电机不需要外部励磁就能建立磁场，因此可使电机结构简单，尺寸减小，可靠性及效率提高。特别是稀土永磁材料，给永磁电机提供了更广泛的发展前景。然而，新材料的使用迫切需要有新的理论和方法去指导实际的电机设计。在目前的电机设计中正逐步采用计算机辅助设计和优化设计，作为计算机输入的零级近似及工程计算，经典的磁路法仍不失其实际意义。但路只是场的简化，作为另一种途径，本文直接从场的角度出发，运用永磁镜象原理分析探讨磁钢的材料及厚度的选择。

    (1)每块磁钢被均匀磁化。稀土钴永磁材料的退磁曲线接近45度直线，这意味着在曲线的任意点上都存在：4πm=b-h=br =常数，即磁化强度m与工作点无关。因为材料是强烈各向异性的，故这类材料很容易实现均匀磁化,另外,由于材料的内矫力hc很大,抗退磁能力强,磁钢一旦被均匀磁化,将可始终保持.

    (2)由于磁钢处处被均匀磁化，且其退磁曲线接近45度直线，在讨论镜象问题时，先研究一个无限薄片磁钢元的镜象问题，然后对整个系统进行叠加。因为稀土永磁材料的回复磁导率很接近真空磁导率(约为1. 03)，故永磁体可用处于真空中的～些磁极矩来等效。因而在对某部分磁体进行计算时，可认为其它磁体不存在。这样，可分别对各薄层磁钢元进行

独立计算，进而经线性叠加，得到整个系统的磁场分布。此类材料国外已形成专门术语，称为csem材料，可使计算大为简化。

    (3)在讨论镜象问题时忽略电枢表面的齿槽效

    (4)忽略电枢反应。

    任一体积v，处处沿径向均匀磁化的永磁体在无界自由空间中任一点产生的标量磁位为：

 

    是场点到源点的距离；mr为沿半径方向的均匀磁化强度：ρ（r，θ，z）为场点坐标.

    然而，在许多情况下永磁体与铁磁介质是共存的。图1所示为永磁电动机的基本结构。定子由定向磁化的扇形磁钢和铁磁材料制成的机座组成，电枢（转子）铁心大都由硅钢片叠压而成。当有铁磁边界时，在****磁场的作用下，铁磁介质将被磁化，并对原磁场的分布产生一定的影响，最终的磁场分布由原磁场与磁化了的铁磁介质产生的磁场共同确定。

   

    从电磁场的基本原理可知，求解恒定磁场的问题实际就是求解满足特定边界条件的泊松方程或拉氏方程的问题。若将铁磁介质被磁化的影响用处于均匀介质位于边界面之后的虚设镜象磁体来代替，据****性定理，只要源磁体与虚设镜象磁体共同确定的磁场能够满足边界条件，那么这个虚设磁体就能代替铁磁介质的实际影响，并且这时得到磁场的解就是****的真解。

    设电机铁心礅导率μfe 趋于无穷大，则磁力线将与转子铁心表面垂直，光滑转子表面为边界面（镜面），铁心被磁化的效果相当于铁心内某一半径上存在一个“想象”的（或虚设的）磁体产生的磁场（镜象磁场）。而镜象磁化体m（磁化强度）的方向与像源（磁钢）相应的方向相同。同理，定子铁心对磁钢的镜象效应与转子铁心对磁钢的镜象效应类似。由于存在两个“镜面”——定、转子铁心，将产生无穷镜象，这样电