同步電機(jī)之等效磁路的解析法

    研究分析表明，采用標(biāo)么值可使水磁電機(jī)磁路計(jì)算和分析得到進(jìn)一步簡化，既可使不同單位制的物理量在數(shù)值上相同，簡化計(jì)算；又可使不同類型和容量的電機(jī)性能數(shù)據(jù)在一定范圍內(nèi)變動，數(shù)量級的概念比較清楚，表達(dá)式可以簡化，分析比較方便下面以圖36所示的等效磁路闡述其求解過程。

2 . 1等效磁路各參數(shù)的標(biāo)么值

標(biāo)么值是各物理量的實(shí)在值與其基值＜二者單位相同）的比值。永磁磁路中有關(guān)物理量的基值選為：磁通基值。

2 .2等效磁路的解析解

先分析磁路不飽和，即凡、凡和凡都是常數(shù)的情況。此時(shí)可以直接用解析法求解。然后用通常的磁路計(jì)算方法，根據(jù)外磁路尺寸和材質(zhì)的磁化特性，求出磁路各部分的磁密和磁位差，并用以檢查永磁電機(jī)設(shè)計(jì)的合理性和調(diào)整磁路設(shè)計(jì)。以上分析的是線性等效磁路時(shí)的情況。但通常情況下，永磁電機(jī)的磁路是飽和的，凡不是常數(shù)。此時(shí)可采取下列方法進(jìn)行處理

1）當(dāng)磁路的飽和程度不高時(shí)，凡的變化范圍不大。此時(shí)可進(jìn)行近似線性化處理，即計(jì)算出額定工況時(shí)的人，近似認(rèn)為它是一個(gè)常數(shù)，以此代入上面各式進(jìn)行計(jì)算。

2）當(dāng)磁路比較飽和時(shí)，空載、額定工況和最大去磁時(shí)的凡隨飽和程度不同而變化較大，而且外和凡又互相制約。此時(shí)需利用迭代方法求解，圖3一8示出了計(jì)算b．的框圖。

3解析法的應(yīng)用

以上為了推導(dǎo)過程簡潔，是從退磁曲線為直線、回復(fù)線與退磁曲線重合的稀土永磁材料這一特例著手的。實(shí)際上，上述推導(dǎo)結(jié)果可以推廣應(yīng)用于所有永磁材料。研究實(shí)踐表明，在水磁電機(jī)運(yùn)行時(shí)，永磁體工作點(diǎn)是變化的．直接決定永磁體的磁密與場強(qiáng)關(guān)系的是回復(fù)線?；蛘哒f，水磁體在電機(jī)內(nèi)的基本工作曲線是回復(fù)線，并不是退磁曲線。而所有永磁材料的回復(fù)線都近似認(rèn)為是直線，區(qū)別在于它們并不都象稀上永磁那樣在第二象限內(nèi)全部是直線，而是在退磁場強(qiáng)超過一定值后出現(xiàn)拐點(diǎn)；而且，采用不同的穩(wěn)磁處理引起起始點(diǎn)尸的位置不同，導(dǎo)致回復(fù)線與縱軸的交汽隨之改變；這些增加了分析計(jì)算的復(fù)雜性。經(jīng)過分析研究可知，只要區(qū)別以下不同情況進(jìn)行處理仍可應(yīng)用L述方法．

l）對于鐵氧體水磁和部分高溫下工作的錢鐵硼永磁，退磁曲線的上半部分為直線，回復(fù)線與拐點(diǎn)以上的直線段退磁曲線相重合，如圖3-9所示。圖此時(shí)，只要在設(shè)計(jì)中采取措施，保證水磁體的最低工作點(diǎn)不低于拐點(diǎn)，并且改用回復(fù)線的延長線與橫軸的交點(diǎn)11 '（本書稱為計(jì)算矯頑力）替代式（3-7）的萬，則前面的分析方法和結(jié)論仍然適用．

2）對于鋁鎳鉆類永磁，退磁曲線為曲線，但經(jīng)過穩(wěn)磁處理后，起始點(diǎn)以上的回復(fù)線也是直線，僅是回復(fù)線的高低與起始點(diǎn)P的位置有關(guān)，如圖3一10所示。此時(shí)，需要先進(jìn)行穩(wěn)磁處理計(jì)算，并且使穩(wěn)磁的起始點(diǎn)P低于永磁體的最低工作點(diǎn)，然后改用此時(shí)的回復(fù)線與縱軸的交點(diǎn)君r（本書稱為計(jì)算剩磁密度）替代式（3一3 )的B，用回復(fù)線的延長線與橫軸的交點(diǎn)刀了替代式（37）的H，并作為計(jì)算的基值，就可以同樣應(yīng)用前面的分析方法與結(jié)論。

    對于有拐點(diǎn)的直線型退磁曲線，如果水磁體的最低工作點(diǎn)低于拐點(diǎn)，則應(yīng)以最低工作點(diǎn)為起始點(diǎn)尸，采用新的回復(fù)線的別，和H氣替代式( 33）的B，和式（3 7）的H '，用同樣的方法進(jìn)行處理，如圖3一9所示。必須著重指出，永磁材料的磁性能對溫度的敏感性很大，尤其是欽鐵硼永磁和鐵氧體永磁，其B 。的溫度系數(shù)達(dá)一。．126 % K ’和一（018～20 ) % K一’ 。因此實(shí)際應(yīng)用時(shí)，不能直接引用材料生產(chǎn)廠提供的數(shù)值，而要根據(jù)實(shí)測退磁曲線換算到工作溫度時(shí)的計(jì)算剩磁密度B，和計(jì)算矯頑力H，以此作為基值進(jìn)行計(jì)算。溫度不同，B和H ‘隨著改變，計(jì)算出的工作點(diǎn)和磁通也不相同。