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东么川电机简述永磁电机的磁路结构


东么川电机简述永磁电机的磁路结构

  永磁电机与电励磁电机的电枢结构相同,主要区别在于前者的磁极为永磁体。永磁电机磁路的形式多种多样,有许多不同的分类方法。下面东么川电机为大家介绍下永磁电机的磁路结构

  1.按永磁体所在的位置分类

  按永磁体所在的位置不同,可分为旋转磁极式和旋转电枢式,如图3一3所示。图3一3( a)为旋转磁极式磁路结构,永磁体在转子上,电枢是静止的,永磁同步电动机、无刷直流电动机都采用该种结构;图3一3 ( b)为旋转电枢式磁路结构,其永磁体在定子上,电枢旋转,永磁直流电机采用该种结构。

  2.按所使用的永磁材料种类多少分类

  根据电机中永磁材料种类的多少,可分为单一式结构和混合式结构。在一台电机中,只采用一种永磁材料,称为单一式结构,绝大多数电机都采用该种结构。若同一台电机中采用两种或两种以上永永磁材料,则称为混合式结构。混合式结构通常采用两种性能特点不同的永磁体,扬长避短,充分发挥永磁材料的优势,提高电机的性能,降低制造成本。

  为永磁直流电动机中的混合式磁极结构,将矫顽力低的永磁体1(如铁氧体)置于磁极的前部,将矫顽力高的永磁体2(如钦铁硼)置于磁极的后部。

  3.按永磁体安置方式分类

  按永磁体安置的方式不同,可分为表面式和内置式,如图3一5所示。表面式磁极的永磁体直接面对空气隙,具有加工和安装方便的优点,但永磁体直接承受电枢反应的去磁作用;内置式磁极的永磁体置于铁心内部,加工和安装工艺复杂,漏磁大,但可以放置较多的永磁体以提高气隙磁密、减小电机的重量和体积。

  4.按永磁体的形状分类

  进行永磁体设计时,必须保证永磁体在磁路中产生足够的磁通和磁动势,若所采用的永磁材料不同,则永磁体的形状也不同。铝镍钻剩磁密度高、矫顽力小,通常做成细长的形状;铁氧体和稀土永磁材料矫顽力大,由于其相对回复磁导率接近1,磁阻大,当充磁方向长度增加到一定程度后,继续增大充磁方向长度,永磁体对外提供的磁通增加很少,因此通常采用扁平结构。根据永磁体的形状不同,可分为瓦片形磁极、弧形磁极、环形磁极、爪极式磁极、星形磁极和矩形磁极。

  ( 1)瓦片形磁极。在永磁电机中,瓦片形磁极应用广泛。瓦片形磁极通常有同心瓦片形磁极和等半径瓦片形磁极两种,如图3一6所示。由于烧结钦铁硼材料的毛坯为长方体,一般采用线切割方法加工,同心瓦片形磁极的材料利用率较低,一般为40%一50%。采用等半径瓦片形磁极结构,既可提高材料利用率,又可降低线切割加工费用,永磁体材料利用率可提高到80%。

  ( 2)弧形磁极。弧形磁极构成的磁路系统如图3一7所示。这种磁极为圆弧形,沿着圆弧方向充磁,其特点是每极的磁通由两块永磁体并联提供,充磁方向长度大,适合于铝镍钻永磁。

  ( 3)环形磁极。环形磁极如图3一8所示,为一整体的圆环,具有结构简单、加工和装配方便等优点,在永磁直流电机中应用广泛。其主要缺点是材料利用率低,在几何中性线上存在磁场,不利于永磁直流电机的换向。

  ( 4)爪极式磁极。永磁爪极式磁极是由一个永磁体环和两个带爪的法兰盘组成的,永磁体环轴向充磁,法兰盘通常用低碳钢制成或用钢板冲制而成,上有均匀分布的爪,爪数等于极对数,如图3一9所示。永磁体和两个法兰盘套在转子轴上,两个法兰盘的爪交替错开半个爪距,两个法兰盘上的爪分别为N 、 S极。为了避免磁通通过转轴闭合,一般采用非磁性轴或在磁性轴上加隔磁铜套。当磁极的轴向长度较大时,为保证爪极的机械强度,往往做成双爪极或多爪极式。爪极式磁极的特点是:永磁体加工装配简单,磁化均匀。交轴电枢反应沿爪极闭合,永磁体抗去磁能力强,但爪极制造复杂,磁极损耗大。

  ( 5)星形磁极。星形磁极结构如图3一10所示,结构比较复杂,采用直接浇铸的方法,极间部分采用非磁性材料(如铝合金)浇铸,可以提高其强度并具有阻尼作用。其优点是制造和装配工艺简单,但充磁困难,磁化不均匀。

  ( 6)矩形磁极。矩形磁极由一块或几块矩形永磁体组成,矩形永磁体结构简单、加工方便、材料利用率高,如内置式永磁同步电动机通常采用矩形永磁体。在设计永磁体的形状时,应避免矩形永磁体的长度与厚度之比在20以上,铁氧体的厚度必须大于2mm 。

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