永磁同步电机之永磁电机磁路计算中的主要系数

    磁路计算是电机电磁计算的基础。永磁电机磁路计算中计算磁位差的方法和公式与普通电励磁电机相同，但由于使用永磁体励磁，其磁场分布与电励磁电机有所不同，因而在计算磁位差时需要采用的各个修正系数与电励磁电机不同。而且修正系数能否准确取值直接影响磁路计算的准确程度。本节着重分析磁路计算中的四个主要系数：空载漏磁系数。、电枢计算长度几，、计算极弧系数a，和气隙系数K 。 。本节以永磁直流电机为模型进行分析，但所得结论和曲线可以推广应用于其他永磁电机。

4.1空载漏磁系数

永磁电机的磁场分布比较复杂，而且与永磁材料的性能、磁极充磁方式、极靴的形状和尺寸、气隙长度、电枢轴向长度等许多因素有关。准确计算空载漏磁系数需要求解永磁电机的三维磁场。但受计算资源的限制，工程上通常不求解三维磁场，而通过求解两个二维磁场再根据试验验证结果进行修正。对三维磁场的分析表明，可以将永磁电机的空间漏磁分成两部分。一部分是存在于电枢铁心轴向长度范围内的漏磁，称为极间漏磁。另一部分是存在于电枢长度以外的漏磁，称为端部漏磁。求解极间漏磁磁场的平行平面场域如图59a所示，采用磁矢位A求解，则该间题的求解模型为。

上述模型亦可用来计算水磁直流电机的电枢计算长度。

通过磁场计算，可得到场中E 、 El 、 F 、 F：各点的磁矢位值，则端部漏磁系数。

    由干端部漏磁占急磁通的比例随电枢轴向长度的改变而变化，为使曲线通用起见，引入端部漏磁计算系数了，的概念，其定义为端部漏磁通。，与电枢单位计算长度内主磁通氨之比，口，:与端部漏磁系数的关系为。

    图5一12b为采用电磁场数值计算方法得到的稀土永磁直流电机端部磁场分布图。计算得出端部漏磁计算系数己：的计算用曲线如图5一13所示。

4.2电枢计算长度

从图5-12b的端部磁场分布图可以看出，电机铁心两端面附近存在边缘磁场，使得气隙磁场沿轴向分布不均匀。其中端部磁通的一部分匝链电枢绕组，应归入气隙有效磁通。电枢计算长度乙f的引人就是为了考虑电机气隙磁场的这部分端部效应

为了充分利用有效材料，铁氧体永磁电机的磁极轴向长度L ,常比电枢铁心长度L．显著地长出一段（见图5一14 )，使气隙磁场的端部效应显著增大。此时，必须通过求解端部磁场来计及这部分端部效应。

永磁直流电机电枢计算长度的端部磁场计算模型与端部漏磁系数计算模型相同，见图512a 。通过磁场计算可分别求得图5-12a中E 、 El及D 、 D各点的磁矢位值，则电枢计算长度增量。理论分析表明，永磁电机电枢计算长度的增量瓦。与如＋'有关，故为通用起见，取如十古为基值。则电枢计算长度增量的相对值。

需要说明的是，如果所采用永磁体的轴向长度LM一L，由于电枢铁心轴向长度L．远大于气隙长度占，气隙磁场向端部扩散的影响很小．可近似取。有时为了取得一个恒定的轴向磁推力而采用不对称的轴向外伸结构（见图5 14b )，其两端外伸分别为此‘和此价，则先将2 △ L品和2 △ L认分别查图5一15得到此石和组扇，电枢计算长度。计算极弧系数从图5一9b和c可以看出，电机气隙径向磁场沿圆周方向的分布是不均匀的。为了便于磁路计算，引入了计算极弧系数乌。它可以定义为计算极弧宽度b，与极距r的比值；也可以定义为气隙平均磁通密度B如与最大磁通密度B 。的比值（见图5一16 )．即。a，的大小取决于气隙径向磁场沿圆周的分布。对于永磁电机，气隙磁场的分布与永磁电机，气隙磁场的分布与永磁体充磁方式（平行充磁、径向充磁）、磁极是否带有极靴、极靴的几何形状和磁路饱和程度等因素有关。