永磁同步電動(dòng)機(jī)之永磁直流電動(dòng)機(jī)的電樞反應(yīng)

一、負(fù)載時(shí)氣隙中的磁動(dòng)勢(shì)和磁場(chǎng)

永磁直流電動(dòng)機(jī)負(fù)載時(shí)，有兩個(gè)磁動(dòng)勢(shì)作用在氣隙上，一個(gè)是永磁磁極產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)（在定子側(cè)），一個(gè)是電樞繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)（在轉(zhuǎn)子側(cè)）。永磁磁動(dòng)勢(shì)的軸線在直軸上，由于邊緣磁通的影響，永磁磁動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的磁密分布B 。（x）如圖6一14所示。當(dāng)電刷位于交軸時(shí)，電樞磁動(dòng)勢(shì)凡（x）近似為三角波，軸線在交軸上，所產(chǎn)生的磁密波形取決于磁極結(jié)構(gòu)。當(dāng)永磁磁極上有軟鐵極靴時(shí)，所產(chǎn)生的氣隙磁密波形與普通直流電動(dòng)機(jī)相同，為馬鞍形；當(dāng)永磁磁極直接面對(duì)空氣隙時(shí)，由于永磁體的磁導(dǎo)率與空氣接近，所產(chǎn)生的磁密Bq ( x）也近似為三角波。當(dāng)磁路不飽和時(shí)，負(fù)載合成磁場(chǎng)B 。（x )為Bq ( x）和B 。（x）之和?？梢钥闯?，電樞磁動(dòng)勢(shì)使一半極面下的磁通增強(qiáng)，而使另一半極面下的磁通削弱，每極磁通不變。當(dāng)磁路飽和時(shí)，一半極面下所增加的磁通要比另一半極面下減少的磁通略少，每極磁通略有減小，最大去磁發(fā)生在后極尖。當(dāng)無極靴時(shí)，若設(shè)計(jì)不當(dāng)，容易使永磁體產(chǎn)生不可逆退磁，需要進(jìn)行最大去磁工作點(diǎn)的校核。當(dāng)磁極有軟鐵極靴且足夠厚時(shí)，交軸電樞反應(yīng)磁通經(jīng)極靴閉合，對(duì)永磁體基本上無影響，只對(duì)氣隙磁場(chǎng)有影響。對(duì)無極靴的永磁直流電動(dòng)機(jī)而言，電樞反應(yīng)磁場(chǎng)要經(jīng)過磁導(dǎo)率接近空氣的永磁體，對(duì)氣隙磁場(chǎng)的去磁效應(yīng)并不大，而且準(zhǔn)確計(jì)算很困難，通常不予考慮。

二、交軸電樞反應(yīng)和直軸電樞反應(yīng)

電樞繞組通電時(shí)所產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)對(duì)永磁磁場(chǎng)的影響，稱為電樞反應(yīng)。當(dāng)電刷位于幾何中性線上時(shí)，電樞反應(yīng)磁場(chǎng)的軸線與永磁磁場(chǎng)的軸線正交，這樣的電樞反應(yīng)稱為交軸電樞反應(yīng)。每極下的電樞反應(yīng)磁動(dòng)勢(shì)為。有時(shí)為改善換向，電刷從幾何中性線逆旋轉(zhuǎn)方向偏移一個(gè)角度月，電樞電流的分布隨之改變，從而使電樞磁場(chǎng)的軸線也隨電刷移動(dòng)。此時(shí)的電樞反應(yīng)可看作兩個(gè)磁動(dòng)勢(shì)的疊加，如圖6一15所示，一個(gè)是2月角度范圍內(nèi)的導(dǎo)體所產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)，軸線在直軸上，稱為直軸電樞反應(yīng)，其作用方向與永磁磁場(chǎng)相反，使主磁通減小，呈現(xiàn)去磁作用，其最大值為。

在永磁直流電動(dòng)機(jī)中，為使電樞反應(yīng)起助磁作用以使電機(jī)有一定的復(fù)勵(lì)特性，有時(shí)順旋轉(zhuǎn)方向移動(dòng)電刷。當(dāng)然這會(huì)使換向變差。

三、電樞反應(yīng)對(duì)電機(jī)運(yùn)行的影響

電樞反應(yīng)對(duì)電機(jī)運(yùn)行的影響如下：

( 1）電樞反應(yīng)的去磁作用使每極磁通略有減小。

( 2）電樞反應(yīng)使極面下的磁密分布不均勻，從而各換向片間的電動(dòng)勢(shì)分布也不均勻。當(dāng)片間電動(dòng)勢(shì)過高時(shí)，可能會(huì)使換向片間的絕緣產(chǎn)生表面放電，產(chǎn)生電位差火花。在嚴(yán)重的情況下，電刷下由于換向引起的換向火花與電位差火花匯合在一起，在正負(fù)電刷之間形成環(huán)火，導(dǎo)致電樞燒毀。

( 3）氣隙磁場(chǎng)發(fā)生畸變，幾何中性線處的磁密不為零，影響換向。

四、電樞反應(yīng)最大去磁時(shí)永磁體工作點(diǎn)的校核

如前所述，若電樞電流很大，容易使永磁直流電動(dòng)機(jī)后極尖的永磁體發(fā)生不可逆退磁，需要校核出現(xiàn)最大電流時(shí)后極尖永磁體的工作點(diǎn)，確保其在退磁曲線拐點(diǎn)以上。首先需要計(jì)算可能出現(xiàn)的最大電流。在永磁直流電動(dòng)機(jī)中，最大電流與電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)有關(guān)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)滿壓起動(dòng)時(shí)，在轉(zhuǎn)速為零的瞬間，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也為零，此時(shí)的電流為起動(dòng)電流，也稱為堵轉(zhuǎn)電流，為。