同步电机之等效磁路的解析法

    研究分析表明，采用标么值可使水磁电机磁路计算和分析得到进一步简化，既可使不同单位制的物理量在数值上相同，简化计算；又可使不同类型和容量的电机性能数据在一定范围内变动，数量级的概念比较清楚，表达式可以简化，分析比较方便下面以图36所示的等效磁路阐述其求解过程。

2 . 1等效磁路各参数的标么值

标么值是各物理量的实在值与其基值＜二者单位相同）的比值。永磁磁路中有关物理量的基值选为：磁通基值。

2 .2等效磁路的解析解

先分析磁路不饱和，即凡、凡和凡都是常数的情况。此时可以直接用解析法求解。然后用通常的磁路计算方法，根据外磁路尺寸和材质的磁化特性，求出磁路各部分的磁密和磁位差，并用以检查永磁电机设计的合理性和调整磁路设计。以上分析的是线性等效磁路时的情况。但通常情况下，永磁电机的磁路是饱和的，凡不是常数。此时可采取下列方法进行处理

1）当磁路的饱和程度不高时，凡的变化范围不大。此时可进行近似线性化处理，即计算出额定工况时的人，近似认为它是一个常数，以此代入上面各式进行计算。

2）当磁路比较饱和时，空载、额定工况和最大去磁时的凡随饱和程度不同而变化较大，而且外和凡又互相制约。此时需利用迭代方法求解，图3一8示出了计算b．的框图。

3解析法的应用

以上为了推导过程简洁，是从退磁曲线为直线、回复线与退磁曲线重合的稀土永磁材料这一特例着手的。实际上，上述推导结果可以推广应用于所有永磁材料。研究实践表明，在水磁电机运行时，永磁体工作点是变化的．直接决定永磁体的磁密与场强关系的是回复线。或者说，水磁体在电机内的基本工作曲线是回复线，并不是退磁曲线。而所有永磁材料的回复线都近似认为是直线，区别在于它们并不都象稀上永磁那样在第二象限内全部是直线，而是在退磁场强超过一定值后出现拐点；而且，采用不同的稳磁处理引起起始点尸的位置不同，导致回复线与纵轴的交汽随之改变；这些增加了分析计算的复杂性。经过分析研究可知，只要区别以下不同情况进行处理仍可应用L述方法．

l）对于铁氧体水磁和部分高温下工作的钱铁硼永磁，退磁曲线的上半部分为直线，回复线与拐点以上的直线段退磁曲线相重合，如图3-9所示。图此时，只要在设计中采取措施，保证水磁体的最低工作点不低于拐点，并且改用回复线的延长线与横轴的交点11 '（本书称为计算矫顽力）替代式（3-7）的万，则前面的分析方法和结论仍然适用．

2）对于铝镍钻类永磁，退磁曲线为曲线，但经过稳磁处理后，起始点以上的回复线也是直线，仅是回复线的高低与起始点P的位置有关，如图3一10所示。此时，需要先进行稳磁处理计算，并且使稳磁的起始点P低于永磁体的最低工作点，然后改用此时的回复线与纵轴的交点君r（本书称为计算剩磁密度）替代式（3一3 )的B，用回复线的延长线与横轴的交点刀了替代式（37）的H，并作为计算的基值，就可以同样应用前面的分析方法与结论。

    对于有拐点的直线型退磁曲线，如果水磁体的最低工作点低于拐点，则应以最低工作点为起始点尸，采用新的回复线的别，和H气替代式( 33）的B，和式（3 7）的H '，用同样的方法进行处理，如图3一9所示。必须着重指出，永磁材料的磁性能对温度的敏感性很大，尤其是钦铁硼永磁和铁氧体永磁，其B 。的温度系数达一。．126 % K ’和一（018～20 ) % K一’ 。因此实际应用时，不能直接引用材料生产厂提供的数值，而要根据实测退磁曲线换算到工作温度时的计算剩磁密度B，和计算矫顽力H，以此作为基值进行计算。温度不同，B和H ‘随着改变，计算出的工作点和磁通也不相同。