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東么川電機簡述永磁電機的磁路結構


東么川電機簡述永磁電機的磁路結構

  永磁電機與電勵磁電機的電樞結構相同,主要區別在于前者的磁極為永磁體。永磁電機磁路的形式多種多樣,有許多不同的分類方法。下面東么川電機為大家介紹下永磁電機的磁路結構

  1.按永磁體所在的位置分類

  按永磁體所在的位置不同,可分為旋轉磁極式和旋轉電樞式,如圖3一3所示。圖3一3( a)為旋轉磁極式磁路結構,永磁體在轉子上,電樞是靜止的,永磁同步電動機、無刷直流電動機都采用該種結構;圖3一3 ( b)為旋轉電樞式磁路結構,其永磁體在定子上,電樞旋轉,永磁直流電機采用該種結構。

  2.按所使用的永磁材料種類多少分類

  根據電機中永磁材料種類的多少,可分為單一式結構和混合式結構。在一臺電機中,只采用一種永磁材料,稱為單一式結構,絕大多數電機都采用該種結構。若同一臺電機中采用兩種或兩種以上永永磁材料,則稱為混合式結構。混合式結構通常采用兩種性能特點不同的永磁體,揚長避短,充分發揮永磁材料的優勢,提高電機的性能,降低制造成本。

  為永磁直流電動機中的混合式磁極結構,將矯頑力低的永磁體1(如鐵氧體)置于磁極的前部,將矯頑力高的永磁體2(如欽鐵硼)置于磁極的后部。

  3.按永磁體安置方式分類

  按永磁體安置的方式不同,可分為表面式和內置式,如圖3一5所示。表面式磁極的永磁體直接面對空氣隙,具有加工和安裝方便的優點,但永磁體直接承受電樞反應的去磁作用;內置式磁極的永磁體置于鐵心內部,加工和安裝工藝復雜,漏磁大,但可以放置較多的永磁體以提高氣隙磁密、減小電機的重量和體積。

  4.按永磁體的形狀分類

  進行永磁體設計時,必須保證永磁體在磁路中產生足夠的磁通和磁動勢,若所采用的永磁材料不同,則永磁體的形狀也不同。鋁鎳鉆剩磁密度高、矯頑力小,通常做成細長的形狀;鐵氧體和稀土永磁材料矯頑力大,由于其相對回復磁導率接近1,磁阻大,當充磁方向長度增加到一定程度后,繼續增大充磁方向長度,永磁體對外提供的磁通增加很少,因此通常采用扁平結構。根據永磁體的形狀不同,可分為瓦片形磁極、弧形磁極、環形磁極、爪極式磁極、星形磁極和矩形磁極。

  ( 1)瓦片形磁極。在永磁電機中,瓦片形磁極應用廣泛。瓦片形磁極通常有同心瓦片形磁極和等半徑瓦片形磁極兩種,如圖3一6所示。由于燒結欽鐵硼材料的毛坯為長方體,一般采用線切割方法加工,同心瓦片形磁極的材料利用率較低,一般為40%一50%。采用等半徑瓦片形磁極結構,既可提高材料利用率,又可降低線切割加工費用,永磁體材料利用率可提高到80%。

  ( 2)弧形磁極。弧形磁極構成的磁路系統如圖3一7所示。這種磁極為圓弧形,沿著圓弧方向充磁,其特點是每極的磁通由兩塊永磁體并聯提供,充磁方向長度大,適合于鋁鎳鉆永磁。

  ( 3)環形磁極。環形磁極如圖3一8所示,為一整體的圓環,具有結構簡單、加工和裝配方便等優點,在永磁直流電機中應用廣泛。其主要缺點是材料利用率低,在幾何中性線上存在磁場,不利于永磁直流電機的換向。

  ( 4)爪極式磁極。永磁爪極式磁極是由一個永磁體環和兩個帶爪的法蘭盤組成的,永磁體環軸向充磁,法蘭盤通常用低碳鋼制成或用鋼板沖制而成,上有均勻分布的爪,爪數等于極對數,如圖3一9所示。永磁體和兩個法蘭盤套在轉子軸上,兩個法蘭盤的爪交替錯開半個爪距,兩個法蘭盤上的爪分別為N 、 S極。為了避免磁通通過轉軸閉合,一般采用非磁性軸或在磁性軸上加隔磁銅套。當磁極的軸向長度較大時,為保證爪極的機械強度,往往做成雙爪極或多爪極式。爪極式磁極的特點是:永磁體加工裝配簡單,磁化均勻。交軸電樞反應沿爪極閉合,永磁體抗去磁能力強,但爪極制造復雜,磁極損耗大。

  ( 5)星形磁極。星形磁極結構如圖3一10所示,結構比較復雜,采用直接澆鑄的方法,極間部分采用非磁性材料(如鋁合金)澆鑄,可以提高其強度并具有阻尼作用。其優點是制造和裝配工藝簡單,但充磁困難,磁化不均勻。

  ( 6)矩形磁極。矩形磁極由一塊或幾塊矩形永磁體組成,矩形永磁體結構簡單、加工方便、材料利用率高,如內置式永磁同步電動機通常采用矩形永磁體。在設計永磁體的形狀時,應避免矩形永磁體的長度與厚度之比在20以上,鐵氧體的厚度必須大于2mm 。

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