摘要：在永磁電機(jī)的設(shè)計(jì)中，為了求出電機(jī)的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)特性，需要計(jì)算電機(jī)的磁參數(shù)。近年電機(jī)界尚存在不同的方法計(jì)算磁場(chǎng)問(wèn)題，作為另一種途徑，文中直接從場(chǎng)的角度出發(fā)，運(yùn)用永磁鏡象原理，結(jié)合電機(jī)基本結(jié)構(gòu)，分析了永磁電機(jī)氣隙磁場(chǎng)的大小及分布，給出了氣隙磁場(chǎng)的解析表達(dá)式，進(jìn)而探討永磁電機(jī)磁鋼材料及厚度的選擇方法。

關(guān)鍵詞；永磁電機(jī)i鏡象原理}磁場(chǎng)分析}磁鋼選擇

中圖分類號(hào)：tm351    文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a    文章編號(hào)：1001-6848(2000)02-0011-04

    隨著永磁材料以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，電機(jī)的結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)出現(xiàn)了許多新的變化。由于永磁電機(jī)不需要外部勵(lì)磁就能建立磁場(chǎng)，因此可使電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸減小，可靠性及效率提高。特別是稀土永磁材料，給永磁電機(jī)提供了更廣泛的發(fā)展前景。然而，新材料的使用迫切需要有新的理論和方法去指導(dǎo)實(shí)際的電機(jī)設(shè)計(jì)。在目前的電機(jī)設(shè)計(jì)中正逐步采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和優(yōu)化設(shè)計(jì)，作為計(jì)算機(jī)輸入的零級(jí)近似及工程計(jì)算，經(jīng)典的磁路法仍不失其實(shí)際意義。但路只是場(chǎng)的簡(jiǎn)化，作為另一種途徑，本文直接從場(chǎng)的角度出發(fā)，運(yùn)用永磁鏡象原理分析探討磁鋼的材料及厚度的選擇。

    (1)每塊磁鋼被均勻磁化。稀土鈷永磁材料的退磁曲線接近45度直線，這意味著在曲線的任意點(diǎn)上都存在：4πm=b-h=br =常數(shù)，即磁化強(qiáng)度m與工作點(diǎn)無(wú)關(guān)。因?yàn)椴牧鲜菑?qiáng)烈各向異性的，故這類材料很容易實(shí)現(xiàn)均勻磁化,另外,由于材料的內(nèi)矯力hc很大,抗退磁能力強(qiáng),磁鋼一旦被均勻磁化,將可始終保持.

    (2)由于磁鋼處處被均勻磁化，且其退磁曲線接近45度直線，在討論鏡象問(wèn)題時(shí)，先研究一個(gè)無(wú)限薄片磁鋼元的鏡象問(wèn)題，然后對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行疊加。因?yàn)橄⊥劣来挪牧系幕貜?fù)磁導(dǎo)率很接近真空磁導(dǎo)率(約為1. 03)，故永磁體可用處于真空中的～些磁極矩來(lái)等效。因而在對(duì)某部分磁體進(jìn)行計(jì)算時(shí)，可認(rèn)為其它磁體不存在。這樣，可分別對(duì)各薄層磁鋼元進(jìn)行

獨(dú)立計(jì)算，進(jìn)而經(jīng)線性疊加，得到整個(gè)系統(tǒng)的磁場(chǎng)分布。此類材料國(guó)外已形成專門術(shù)語(yǔ)，稱為csem材料，可使計(jì)算大為簡(jiǎn)化。

    (3)在討論鏡象問(wèn)題時(shí)忽略電樞表面的齒槽效

    (4)忽略電樞反應(yīng)。

    任一體積v，處處沿徑向均勻磁化的永磁體在無(wú)界自由空間中任一點(diǎn)產(chǎn)生的標(biāo)量磁位為：

 

    是場(chǎng)點(diǎn)到源點(diǎn)的距離；mr為沿半徑方向的均勻磁化強(qiáng)度：ρ（r，θ，z）為場(chǎng)點(diǎn)坐標(biāo).

    然而，在許多情況下永磁體與鐵磁介質(zhì)是共存的。圖1所示為永磁電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)。定子由定向磁化的扇形磁鋼和鐵磁材料制成的機(jī)座組成，電樞（轉(zhuǎn)子）鐵心大都由硅鋼片疊壓而成。當(dāng)有鐵磁邊界時(shí)，在****磁場(chǎng)的作用下，鐵磁介質(zhì)將被磁化，并對(duì)原磁場(chǎng)的分布產(chǎn)生一定的影響，最終的磁場(chǎng)分布由原磁場(chǎng)與磁化了的鐵磁介質(zhì)產(chǎn)生的磁場(chǎng)共同確定。

   

    從電磁場(chǎng)的基本原理可知，求解恒定磁場(chǎng)的問(wèn)題實(shí)際就是求解滿足特定邊界條件的泊松方程或拉氏方程的問(wèn)題。若將鐵磁介質(zhì)被磁化的影響用處于均勻介質(zhì)位于邊界面之后的虛設(shè)鏡象磁體來(lái)代替，據(jù)****性定理，只要源磁體與虛設(shè)鏡象磁體共同確定的磁場(chǎng)能夠滿足邊界條件，那么這個(gè)虛設(shè)磁體就能代替鐵磁介質(zhì)的實(shí)際影響，并且這時(shí)得到磁場(chǎng)的解就是****的真解。

    設(shè)電機(jī)鐵心礅導(dǎo)率μfe 趨于無(wú)窮大，則磁力線將與轉(zhuǎn)子鐵心表面垂直，光滑轉(zhuǎn)子表面為邊界面（鏡面），鐵心被磁化的效果相當(dāng)于鐵心內(nèi)某一半徑上存在一個(gè)“想象”的（或虛設(shè)的）磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)（鏡象磁場(chǎng)）。而鏡象磁化體m（磁化強(qiáng)度）的方向與像源（磁鋼）相應(yīng)的方向相同。同理，定子鐵心對(duì)磁鋼的鏡象效應(yīng)與轉(zhuǎn)子鐵心對(duì)磁鋼的鏡象效應(yīng)類似。由于存在兩個(gè)“鏡面”——定、轉(zhuǎn)子鐵心，將產(chǎn)生無(wú)窮鏡象，這樣電