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      永磁電機磁路法設計方法分享

      2018-12-05

      永磁電機磁路法設計方法分享

      1、電機設計時通常給定下列數據(性能要求):

      1)額定功率; 

      2)額定電壓 ;

      3)相數及相間的連接方式;

      4)額定頻率;

      5)額定轉速或同步轉速;

      6)額定功率因數等。

      2、電機設計流程

      1)準備階段 :

          收集資料,即相關的國家標準、相近的電機技術資料包括試驗數據。在分析資料的基礎上編制技術任務書。

      2)電磁設計:

          根據技術任務書的規定,進行電磁計算,確定所設計的電機的沖片尺寸、鐵心長度及電磁性能。

      3)結構設計:

          確定電機的機械結構、零部件尺寸、加工要求與材料的規格等。

          ?磁路設計是根據對磁場的要求,合理地選擇磁路的參數和材料,設計出工藝上可行、特性滿足要求、經濟性好、能充分發揮材料性能的磁路。

          ?對于給定的磁路,可以唯一地得到其磁路特性。

          ?若給定磁路特性的要求,則可能有多個磁路滿足要求,而設計的目的就是找到一個滿足要求的磁路

      初步確定磁路結構

          轉子磁路結構不同,則電機的運行性能、控制系統、制造工藝和適用場合也不同。根據永磁體在轉子上的位置不同,永磁同步電機的轉子磁路結構通常分為兩種:表貼式和內置式。

      1)表貼凸出式轉子磁路結構

          其結構簡單,制造成本較低,轉動慣量較小,多用于矩形波永磁同步電動機和恒功率運行范圍不寬的永磁同步電動機。

      2)表貼插入式轉子磁路結構

          這種結構可充分利用轉子結構磁路的不對稱性所產生的磁阻轉矩,提高電機的功率密度。制造工藝也較簡單。通常用于某些調速永磁同步電動機中。

      確定各部分磁路的尺寸和材料

          永磁體及其性能多種多樣,如何選擇合適的永磁材料直接關系到電機的性能和經濟性。永磁體的選擇應滿足以下要求:

      永磁體應能在指定的工作空間內產生所需要的磁場;

          永磁體所建立的磁場應具有一定的穩定性,磁性能隨工作溫度和環境的變化應在允許范圍內;

      具有良好的耐腐性性能;

          具有較好的力學特性,韌性好、抗壓強度高、可加工等;

      價格合理,經濟性好永磁體材料的選擇

          ?鐵氧體:適合于對電機體積、重量和性能要求不高,而對電機的經濟性要求高的場合。

          ?鋁鎳鈷:適合于對電機體積、重量和性能要求不高,但工作溫度超過300度或要求溫度穩定性好且電機的成本不高的場合。

          ?釹鐵硼:適合于對電機體積、重量和性能要求很高,工作環境溫度不高,對永磁體溫度穩定性要求不高的場合。

          ?稀土鈷:適合于對電機體積、重量和性能要求很高,工作環境溫度高,要求溫度穩定性好,制造成本不是主要考慮因素的場合。

          ?粘結永磁材料:適合批量大、磁極形狀復雜、電機性能要求不高的場合。

      永磁體尺寸的選擇:

          ?在設計電機時,為了充分利用永磁材料,縮小永磁體和整個電機的尺寸,應力求用小的永磁體體積在氣隙中建立起具有大的磁能的磁場。

           ?為分析簡明起見,這里取退磁曲線為直線的永磁材料著手分析。設永磁體提提供的磁通為Φ,磁動勢為F,則磁能為

      采用等效磁路計算方法計算該磁路的特性判斷誤差是否在允許范圍內

          ?采用等效磁路法,將電機空間內存在的不均勻分布的磁場轉化成等效的多段磁路,并近似認為在每段磁路中磁通沿截面和長度均勻分布,將磁場的計算轉化為磁路的計算,然后用各種系數來進行修正,是各段磁路的磁位差等于磁場中對應點之間的磁位差。通過積累一定的經驗,取得各種實際的修正系數后,其計算精度可以滿足工程實際的需要。

          ?通過永磁電機的磁路計算,利用有關公式對初始設計方案進行性能校核,判斷所得的計算結果與電機性能要求之間的誤差是否在允許的范圍內。若在允許范圍內,則磁路設計完成;反之,則需要調整磁路的尺寸、材料、磁路結構等,直至得到合理的磁路。


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