永磁电机的磁路分析与设计S知识讲解

湖北工业大学电气与电子工程学院
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永磁电机的磁路分析与设计
（一）稀土永磁材料 的退磁曲线
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稀土永磁材料的退磁曲线
B
l
Br
I
衔铁 Am
稀土永磁体的充磁
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-Hc
0H
退磁曲线
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稀土永磁材料的退磁曲线
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稀土永磁体的等效磁路
诺顿等效磁路
hMp
S
r
N
m
0
G0
F12
稀土磁钢
mrG0F12
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稀土永磁体的等效磁路
mrG0F12 式中：
F12
r G0
m G0
F12
Fm
m G0
G 0 r B rA m 0 h M rA m p B 0rrh M p H c h M p F c F m
磁极结构
无极靴 瓦片形
圆筒形
弧形
端面式
漏磁系数 1.1~1.3 1.2~1.4 1.3~1.4 1.5~1.6
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永磁电机的磁路分析与设计
（三）永磁电机的 等效磁路
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永磁电机的等效磁路
稀土电机的主、漏磁路
m
wenku.baidu.com
m
漏磁系数
0
m0 0
空载漏磁系数
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永磁电机的等效磁路
永磁电机的空载漏磁系数
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稀土永磁材料的退磁曲线
磁路计算中常将第II象限磁化曲线等效到 第I象限
第I 象限:
BBr0rH
第II象限:
BBr0rH
(即H 取绝对值)
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稀土永磁材料的退磁曲线
B
Br
0r H
Br (1
0r H
Br
)
Br
(1
Br
H
/ 0r
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稀土永磁电机的特点
结构简单、灵活，运行可靠 体积小、重量轻，功率密度高 损耗小、效率高，节能显著
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永磁电机的磁路分析与设计
（一）稀土永磁材料的退磁曲线 （二）稀土永磁体的等效磁路 （三）永磁电机的等效磁路 （四）磁路分析的解析法 （五）磁路分析的图解法
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稀土永磁材料的发展
钕铁硼的优点
剩磁高，Br 可达1.4 T 矫顽力大，Hc可达 992 kA/m; 退磁曲线为直线； 相对于钐钴价格便宜。
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稀土永磁材料的发展
钕铁硼的缺点 居里温度不高，一般为310 ~ 410ºC 温度系数较大，αBr= - 0.13%（K-1） 含铁、钕，容易锈蚀 磁体可加工性一般
磁通基值： brBrAm
磁动势基值： 磁导基值：
Fb Fc HchMp
Gb Fbb
r0Am
hMp
G0
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稀土永磁材料的退磁曲线
稀土永磁体用标幺值表示的退磁关系
B
Br
(1
H Hc
)
r
(1
F Fc
)
BBr(1H)
r(1F)
B1H
1F
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稀土永磁体用标幺值表示的退磁曲线
B B1H
1
1F
1
0 22
1H
0
1F
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永磁电机的磁路分析与设计
（二）稀土永磁体 的等效磁路
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稀土永磁体的等效磁路
磁路的磁阻与磁导
磁阻
磁导
非铁磁材料 铁磁材料
稀土永磁同步电动机的研究进展
二、永磁电机的磁 路分析与设计
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稀土永磁同步电动机的研究进展
磁路分析与设计的重要性 “场+路” 结合的设计方法 稀土永磁电机磁路
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稀土永磁材料的发展
钐钴1:5（20世纪60年代） 钐钴2:17（20世纪70年代） 钕铁硼（20世纪80年代）
在均匀磁性材料中
B0M0H
且 MMrH
式中，M 为永磁材料的磁化强度，Mr 为剩余 磁化强度， 为磁化系数）
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稀土永磁材料的退磁曲线
B 0(Mr H)0H
0Mr0(1)H
0Mr 0rH
BBr0rH
稀土永磁材料，相对磁导率r 为常数。
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Rm 0
l
0S
Gm0
0S
l
RmFe
l
FeS
GmFe
FeS
l
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稀土永磁体的等效磁路
BBr0rH
Bm A BrA m0rHmA
mr0
00 rHm A0 hM rA m pHMh pG 0F 12
G0
r0 Am
hMp
永磁体内磁导
mrG0F12
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)
Br
(1
H Hc
)
B
Br
(1
H HC
)
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稀土永磁材料的退磁曲线
B Br
B
Br
(1
H HC
)
0
Hc H
第 I 象限的等效退磁曲线
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稀土永磁材料的退磁曲线
B
Br
(1
H Hc
)
BAm
Br Am (1
Fm
永磁体计算磁动势（虚拟磁动势）
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稀土永磁体的等效磁路
戴维南等效磁路
hMp
S
N
m
G0
F12
Fm
稀土磁钢
F12
Fm
m G0
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稀土永磁体的等效磁路
r
m
Fm ~m
W
0
Fm
Fc F
稀土永磁体的工作点
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稀土永磁材料的退磁曲线
B' Br 0Mr B B Br 0rH
Br
B' B"
B" 0rH
-Hc
0H
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稀土永磁材料的退磁曲线
BBr0rH
B
Br
H0,BBr 0Mr
B0,HHcMr /r
-Hc
0H
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Hh Mp ) H chMp
r
r
(1
F FC
)
0
hMp
S N 稀土磁钢
Fc F
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稀土永磁材料的退磁曲线
用标幺值进行磁路计算
磁通：
/b
磁动势： 磁导：
FF/Fb
GG/Gb
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稀土永磁材料的退磁曲线
标幺值的基值