永磁同步电动机之永磁直流电动机的电枢反应

一、负载时气隙中的磁动势和磁场

永磁直流电动机负载时，有两个磁动势作用在气隙上，一个是永磁磁极产生的磁动势（在定子侧），一个是电枢绕组产生的磁动势（在转子侧）。永磁磁动势的轴线在直轴上，由于边缘磁通的影响，永磁磁动势产生的磁密分布B 。（x）如图6一14所示。当电刷位于交轴时，电枢磁动势凡（x）近似为三角波，轴线在交轴上，所产生的磁密波形取决于磁极结构。当永磁磁极上有软铁极靴时，所产生的气隙磁密波形与普通直流电动机相同，为马鞍形；当永磁磁极直接面对空气隙时，由于永磁体的磁导率与空气接近，所产生的磁密Bq ( x）也近似为三角波。当磁路不饱和时，负载合成磁场B 。（x )为Bq ( x）和B 。（x）之和。可以看出，电枢磁动势使一半极面下的磁通增强，而使另一半极面下的磁通削弱，每极磁通不变。当磁路饱和时，一半极面下所增加的磁通要比另一半极面下减少的磁通略少，每极磁通略有减小，最大去磁发生在后极尖。当无极靴时，若设计不当，容易使永磁体产生不可逆退磁，需要进行最大去磁工作点的校核。当磁极有软铁极靴且足够厚时，交轴电枢反应磁通经极靴闭合，对永磁体基本上无影响，只对气隙磁场有影响。对无极靴的永磁直流电动机而言，电枢反应磁场要经过磁导率接近空气的永磁体，对气隙磁场的去磁效应并不大，而且准确计算很困难，通常不予考虑。

二、交轴电枢反应和直轴电枢反应

电枢绕组通电时所产生的磁动势对永磁磁场的影响，称为电枢反应。当电刷位于几何中性线上时，电枢反应磁场的轴线与永磁磁场的轴线正交，这样的电枢反应称为交轴电枢反应。每极下的电枢反应磁动势为。有时为改善换向，电刷从几何中性线逆旋转方向偏移一个角度月，电枢电流的分布随之改变，从而使电枢磁场的轴线也随电刷移动。此时的电枢反应可看作两个磁动势的叠加，如图6一15所示，一个是2月角度范围内的导体所产生的磁动势，轴线在直轴上，称为直轴电枢反应，其作用方向与永磁磁场相反，使主磁通减小，呈现去磁作用，其最大值为。

在永磁直流电动机中，为使电枢反应起助磁作用以使电机有一定的复励特性，有时顺旋转方向移动电刷。当然这会使换向变差。

三、电枢反应对电机运行的影响

电枢反应对电机运行的影响如下：

( 1）电枢反应的去磁作用使每极磁通略有减小。

( 2）电枢反应使极面下的磁密分布不均匀，从而各换向片间的电动势分布也不均匀。当片间电动势过高时，可能会使换向片间的绝缘产生表面放电，产生电位差火花。在严重的情况下，电刷下由于换向引起的换向火花与电位差火花汇合在一起，在正负电刷之间形成环火，导致电枢烧毁。

( 3）气隙磁场发生畸变，几何中性线处的磁密不为零，影响换向。

四、电枢反应最大去磁时永磁体工作点的校核

如前所述，若电枢电流很大，容易使永磁直流电动机后极尖的永磁体发生不可逆退磁，需要校核出现最大电流时后极尖永磁体的工作点，确保其在退磁曲线拐点以上。首先需要计算可能出现的最大电流。在永磁直流电动机中，最大电流与电机的运行状态有关。当电动机满压起动时，在转速为零的瞬间，感应电动势也为零，此时的电流为起动电流，也称为堵转电流，为。