三相永磁同步電機之永磁體的等效

在進行永磁電機磁場分析時，通常有兩種方法對永磁體進行等效，即磁化矢量法和等效電流層法。這兩種方法的出發(fā)點不同，但得到的最終結(jié)果是相同的。

一、磁化矢t法

永磁體的種類不同時，退磁曲線的形狀差別很大，但永磁體的工作曲線為回復(fù)線，因此可以用一條直線表示（見第三章）。在永磁體中，滿足。

二、等效面電流法

等效面電流法是最早用于表示永磁體磁場效應(yīng)的方法。該方法在永磁體表面增加了一個電流層，最初這種方法只應(yīng)用于形狀簡單的永磁體，后來Demerdash等人將其推廣應(yīng)用于任何形狀的永磁體。由永磁體的等效磁路可知，永磁體相當于一個恒定磁動勢和永磁體磁阻的串聯(lián)，磁動勢為Hhm 。對于圖4一4所示的矩形永磁體，磁動勢的作用可等效為分布于永磁體側(cè)面的電流層，電流層的電流密度為H二。矩形永磁體的具體等效方法是：將永磁體用一種磁導(dǎo)率為線產(chǎn)r的材料代替，在永磁體平行于充磁方向的兩邊添加面電流，面電流密度為H二，面電流的方向應(yīng)保證其產(chǎn)生的磁場方向與永磁體產(chǎn)生磁場的方向相同。在永磁體內(nèi)部（永磁邊界上的單元邊除外），任何一條邊都被兩個三角形單元共有，兩個單元在該邊上的等效電流大小相同，符號相反，互相抵消。因為對兩個單元來講，磁化方向相同，但l矢量的方向相反（單元逆時針方向編號），因此只有永磁邊界上才存在等效電流。

三、瓦片形磁極的等效

從上述永磁體等效方法可以看出，無論是磁化矢量法，還是等效面電流法，針對的都是各單元充磁方向一致的永磁體。如前所述，在表面式永磁電機中，瓦片形磁極應(yīng)用廣泛，若瓦片形磁極采用徑向充磁，則永磁體的等效就比較困難，下面討論其等效方法。

1．采用磁化矢量法等效

采用磁化矢量法等效時，對于平行充磁瓦片形磁極，可施加如圖4一7 ( a）所示的磁化矢量；對于徑向充磁瓦片形磁極，可將永磁體沿著圓周方向分成多個均勻的扇形，如圖4一7( b）所示，每個扇形以平行充磁的等效方法近似處理，只要扇形足夠窄，該方法可以得到較高精度。

2．面電流等效方法

在永磁電機中，瓦片形永磁體的形狀和充磁方式的組合主要有5種，如圖4一8所示。其中，圖4一8 ( a）、（b）分別為徑向充磁和平行充磁的同心瓦片形磁極，( c）為平行充磁的兩邊平行的同心瓦片形磁極，( d）、（e）分別為平行充磁和徑向充磁的等半徑瓦片形磁極，這些磁極都可采用面電流的方法等效。

對于徑向充磁的瓦片形磁極，只有AB和cD上有面電流密度H :，二者方向相反。對于平行充磁同心瓦片形磁極，除AB和CD上有面電流密度外，在曲邊Bc上有面電流密度H二51胡，曲邊AD上有面電流密度一。對于平行充磁等半徑瓦片形磁極，除AB和CD上有面電流密度H二cos ( a / 2）外，在曲邊BC上有面電流密H飛si明，曲邊AD上有面電流密度一H飛si解，其中洲一月一arcsin ( Zhmsi鄧／Dm ) , hm為永磁體中心線處的厚度，Dm為磁極內(nèi)徑。對于徑向充磁等半徑瓦片形磁極，AB和CD上有面電流密度H ;，曲邊BC上無面電流，曲邊AD上有面電流密度一H二si釁，其中尸一arcsin ( 2hmsin側(cè)Dm）。利用上述等效方法求解了一臺永磁直流電機分別采用上述5種磁極結(jié)構(gòu)時的磁場分布，如圖4一9所示。