直流永磁電機(jī)的氣隙與計(jì)算極弧系數(shù)的選取
劉 寧（深圳黎明工業(yè)有限公司 518031）
徐秀英（深圳市金田房地產(chǎn)開發(fā)公司）
【摘 要】直流永磁電機(jī)的磁極形狀較多，在設(shè)計(jì)中常會遇到氣隙系數(shù)和計(jì)算極弧系數(shù)的選取。這些系數(shù)選取的精確程度直接影響電機(jī)設(shè)計(jì)精度和制造成本。通過對多種不同磁極形狀永磁直流電機(jī)設(shè)計(jì)方案的計(jì)算分析，得出了這些系數(shù)與相關(guān)量的關(guān)系曲線。
【敘 詞】直流電動機(jī)永磁電機(jī)氣隙系數(shù)計(jì)算極弧系數(shù)
l引 言
在微型直流永磁電機(jī)的設(shè)計(jì)中，常由于不同的用途采用不同的磁極形狀，因此不可避免地存在著氣隙系數(shù)和計(jì)算極弧系數(shù)的選取。這些系數(shù)選取的精確程度不僅影響設(shè)計(jì)精度和電機(jī)的性能，而且直接影響電機(jī)的制造成本。
本文通過對無極靴的同心瓦片形磁極、有極靴的同心瓦片形磁極和等外徑拼塊式的瓦片形磁極電機(jī)設(shè)計(jì)方案的計(jì)算分析，給出了氣隙系數(shù)和計(jì)算極弧系數(shù)與其相關(guān)量之間的關(guān)系曲線。這些曲線不僅反映了氣隙系數(shù)和計(jì)算極弧系數(shù)與其相關(guān)量之間的定量關(guān)系，更重要的是反映出了這些參數(shù)隨不同選取值時的變化趨勢。
2氣隙系數(shù)和計(jì)算極弧系數(shù)的物理意義
2.1氣隙系數(shù)kδ
氣隙系數(shù)kδ是考慮到電機(jī)開槽因槽口對氣隙磁場的影響而引入的系數(shù)。在一般微型直流屯機(jī)的設(shè)計(jì)中常采用半閉口槽，開槽對氣隙磁場的影響如圖1所示。
根據(jù)圖1所示的意義，氣隙系數(shù)的計(jì)算可用下式進(jìn)行，
從式(1)式可見，氣隙系數(shù)的物理意義是將有槽電機(jī)當(dāng)作無槽電機(jī)計(jì)算，但其氣隙被放大了k8倍。
2.2永磁電機(jī)的氣隙系數(shù)計(jì)算
永磁電機(jī)的氣隙系數(shù)一般按凸極電機(jī)計(jì)算，但其計(jì)算公式為：
從式(2)、(3)可見，永磁電機(jī)的氣隙系數(shù)取決于氣隙長度、永磁體的厚度和槽口的寬度等因素。在設(shè)計(jì)計(jì)算中需要綜合考慮。
2.3計(jì)算極弧系數(shù)αp
計(jì)算極弧系數(shù)αp是為確定每極****磁通密度而引入的系數(shù)，其物理意義如圖2所示，數(shù)學(xué)表達(dá)式見式(4)。
從圖2和式(4)可見，計(jì)算極弧系數(shù)的物理意義是假想每極氣隙磁通集中在計(jì)算極弧長度bp范圍內(nèi)，并認(rèn)為在這個范圍內(nèi)氣隙磁場均勻分布，其磁密等于****值。計(jì)算極弧系數(shù)即為極弧計(jì)算長度與極距之比：
由于磁極形狀和磁路結(jié)杓的不同，影響電機(jī)氣隙磁場的波形和計(jì)算極弧系數(shù)的因素也各不相同。對于永磁電機(jī)，其計(jì)算極弧系數(shù)主要取決于計(jì)算極弧、氣隙長度與極距的比值。
3計(jì)算與分析結(jié)果
3.1 氣隙系數(shù)的計(jì)算與分析結(jié)果
3.1.1 氣隙系數(shù)kδ與氣隙長度δ的關(guān)系
不同磁極形狀的氣隙系數(shù)kδ與氣隙長度δ的關(guān)系，經(jīng)計(jì)算得到的曲線見圖3、圖4和圖5。
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