目前,常用的永磁材料是稀土和铁氧体永磁材料,它们一个单元体的B-H去磁曲线基本上可以看作一条直线,如图6-10所示。其特征点是剩余磁通密度Br和矫顽力Hc。去磁曲线上的任意点设为B和H,B-H去磁曲线可由下式表示:
式中,μr是磁体材料的相对磁导率;μ0是真空磁导率,μ0=4π×10-7 H/m。
图6-10 B-H去磁曲线和磁钢工作Φ-F曲线
如果以此材料制成一个永磁体,其磁化方向长度为hm,横截面积为Am,则上式可转换为
式中,Φ为磁通,Φ=BAm,Φr=BrAm;F为磁动势,F=Hhm,Fc=Hchm。
这样,由B-H去磁曲线可转换为磁钢工作Φ-F曲线。上式也表明,在磁路图中,永磁体的等效电路可以表示为磁通Φr与其磁阻Rm并联,如图6-11所示。内磁阻表示为
图6-11表示一个内转子永磁无刷直流电动机空载磁场示意图和它的磁路模型。图中,Φ是磁体产生的总磁通,它等于进入定子铁心的气隙磁通Φg和在两个磁极之间漏磁通Φl之和;Rs和Rr是定子和转子磁阻;Rg是气隙磁阻;Rl是漏磁磁阻。由于漏磁通常比较小,暂时略去漏磁磁阻,将图6-12a的等效磁路简化为图6-12b所示磁路,利用一个系数Kr表示定转子铁心的磁阻效应,Kr=1+(Rs+Rr)/2Rg,一般有1.0<Kr≤1.2,就可得到图6-12c所示的简化磁路。由简化磁路,计算磁通Φ:(www.daowen.com)
由气隙磁阻Rg=δ/(μ0Ag),并引入漏磁系数Kl(对于表贴式结构,有0.9≤Kl<1.0),于是可得气隙磁通表达式为
式中,δ为气隙长度;Ag为气隙面积。由上式可得到气隙磁通密度表达式为
式中,Cϕ为磁场磁力线集中程度的系数,Cϕ=Am/Ag;Pc为磁导系数,Pc=hmAg/(δAm)=hm/(δCϕ)。在磁钢工作图中,它可利用来决定磁体工作点。
图6-11 永磁无刷直流电动机空载磁场示意图和磁路模型
图6-12 等效磁路的简化
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