永磁電機(jī)最終要點(diǎn)(編輯修改稿)
2025-07-21 02:43 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 極磁通，可提高氣隙磁密，尤其在極數(shù)較多情況下更為突出。因此適合于極數(shù)多且要求氣隙磁密高的永磁同步發(fā)電機(jī)。 圖12 切向套環(huán)式結(jié)構(gòu) 圖13 切向槽楔式結(jié)構(gòu) 徑向式轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)徑向式轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)中永磁體的形狀主要有環(huán)形、星形、瓦片形和矩形四種。環(huán)形永磁體（圖14）的結(jié)構(gòu)和工藝最為簡(jiǎn)單，但永磁材料的利用率不高。目前主要應(yīng)用于微型和小功率發(fā)電機(jī)。星形永磁體提高了永磁材料的利用率結(jié)構(gòu)和工藝較為簡(jiǎn)單，但由于極間漏磁較大，充磁比較困難，容易造成永磁體的不均勻磁化，而且永磁體的形狀復(fù)雜，永磁材料的磁性能同樣偏低，因而發(fā)電機(jī)的容量容易受到限制。徑向星形永磁體轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)又可分為無(wú)極靴和有極靴兩種（圖15 a和b）。為在盡可能小的轉(zhuǎn)子直徑中放置盡可能大的永磁體，以提高氣隙磁密，同時(shí)考慮到稀土永磁的矯頑力高，永磁體磁化方向長(zhǎng)度可以小，近年來(lái)又多采用瓦片形永磁體（圖16）和矩形永磁體（圖17）。 特點(diǎn)徑向式磁路結(jié)構(gòu)中永磁體的磁化方向和氣隙磁通軸線一致且離氣隙較近，漏磁系數(shù)較切向結(jié)構(gòu)小。在一對(duì)極磁路中有兩個(gè)永磁體提供每極磁通，故氣隙磁密相對(duì)較低。 圖14 環(huán)形永磁體 圖15 星形永磁體轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)圖16 瓦片形永磁體結(jié)構(gòu)圖17 矩形永磁體結(jié)構(gòu)二、 磁場(chǎng)分析1. 磁場(chǎng)分析理論基礎(chǔ)由于永磁材料、部件尺寸、電機(jī)繞組分布定、轉(zhuǎn)子齒槽的影響,氣隙中存在高次諧波磁場(chǎng)。這些高次諧波磁場(chǎng)會(huì)影響電動(dòng)機(jī)的性能,如電流中存在諧波分量,轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生脈動(dòng),隨之產(chǎn)生諧波損耗以及振動(dòng)噪聲等。因此磁場(chǎng)一些性能分析是評(píng)價(jià)一個(gè)電機(jī)合格與否的準(zhǔn)則。2. 磁場(chǎng)特性 磁場(chǎng)特性指標(biāo)1) 磁場(chǎng)強(qiáng)度磁場(chǎng)強(qiáng)度的大小直接決定電機(jī)轉(zhuǎn)速，磁場(chǎng)強(qiáng)度越大轉(zhuǎn)速越快。而磁場(chǎng)強(qiáng)度的大小和永磁體的材料有關(guān)。尤其是永磁材料的最大磁能積、剩磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)矯頑力。2) 磁場(chǎng)空間分布及均勻性磁場(chǎng)的空間分布和均勻性是由電機(jī)結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性直接決定的，磁場(chǎng)的空間分布越均勻氣隙磁密波形越接近正弦波或方波，進(jìn)而電機(jī)的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)性越小，效率越高，工作噪聲越小。3) 漏磁漏磁根本上也是由電機(jī)結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性決定的，電機(jī)結(jié)構(gòu)越不對(duì)稱，偏心越大，則漏磁因數(shù)越大，這將導(dǎo)致電機(jī)發(fā)熱，損耗增大。 影響因素 永磁材料1) 永磁材料的選取標(biāo)準(zhǔn)永磁材料的磁性能可以用一些磁參數(shù)表示,如剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br、矯頑力He、最大磁能積(BH) max等。永磁材料的性能參數(shù)是影響著永磁電機(jī)的性能的關(guān)鍵參數(shù)之一，所以再選擇永磁材料時(shí)應(yīng)滿足以下要求：永磁電動(dòng)機(jī)能長(zhǎng)期穩(wěn)定的運(yùn)行；永磁材料的性能能長(zhǎng)期應(yīng)保持穩(wěn)定性。永磁材料直接決定了電機(jī)內(nèi)的磁場(chǎng)強(qiáng)度等特性。選擇永磁體材料有一個(gè)衡量標(biāo)準(zhǔn)就是最大磁能積，即為BH的乘積(B H)max。當(dāng)永磁體材料工作于這一點(diǎn)時(shí)，就會(huì)在氣隙中產(chǎn)生同一的磁通密度而所需的使所需的永磁體體積最小。根據(jù)以上的描述，為了使所用的永磁體的體積達(dá)到最小，盡可能的選擇的永磁體材料具有最大可利用的最大磁能積，永磁體材料還有剩磁感應(yīng)強(qiáng)度Br、磁感應(yīng)矯頑力Hc這兩個(gè)參數(shù)需要考慮。在選取永磁材料時(shí),通常從以下三方面進(jìn)行考慮，為獲得足夠高的單位功率,永磁材料應(yīng)具有足夠大的磁感應(yīng)強(qiáng)度、足夠大的矯頑力及磁能積。永磁材料應(yīng)具有良好的磁性能,包括熱穩(wěn)定性、磁穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和時(shí)間穩(wěn)定性，尤其對(duì)于永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)所用的永磁體,應(yīng)選擇工作溫度點(diǎn)高的永磁材料,使得發(fā)電機(jī)工作在永磁材料退磁曲線的直線部分。經(jīng)濟(jì)性要好,價(jià)格適宜。2) 常用永磁材料鋁鎳鈷永磁的顯著特點(diǎn)是溫度系數(shù)小,%K1左右,因此,隨著溫度地改變磁性能變化很小,目前仍被廣泛應(yīng)用于儀器儀表類要求溫度穩(wěn)定性高地永磁電機(jī)中。鋁鎳鈷永磁的矯頑力低,所以在使用過(guò)程中嚴(yán)禁與任何鐵器接觸。但這種材料剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度較高,。它的退磁曲線和回復(fù)線并不重合,退磁曲線如圖18所示，所以這種材料在構(gòu)成電機(jī)磁路時(shí)必須事先對(duì)永磁體進(jìn)行穩(wěn)磁處理,人為地決定回復(fù)線的起始點(diǎn)的位置,使電機(jī)在規(guī)定或預(yù)期的狀態(tài)下運(yùn)行。鋁鎳鈷永磁電機(jī)一旦拆卸、維修之后再重新組裝時(shí),還必須進(jìn)行再次整體飽和充磁和穩(wěn)磁處理,否則永磁體工作點(diǎn)將下降,磁性能大大下降。圖18 部分鋁鎳鈷的退磁曲線鐵氧體永磁材料回復(fù)線基本上與退磁曲線的直線部分重合,退磁曲線接近于直線，如圖19所示，可以不用提前進(jìn)行穩(wěn)磁處理。其矯頑力大,抗去磁能力強(qiáng),價(jià)格較低,但是剩磁密度不高,因而需要加大提供磁通的面積,使電機(jī)體積增大。圖19 部分鐵氧體的退磁曲線稀土永磁材料都是高剩磁、高矯頑力、高磁能積的材料。其中稀土鈷永磁退磁曲線與回復(fù)線重合,稀土鈷的退磁
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