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1、电机设计 第三讲 电机内的磁场与磁路计算,2011.9.22,讲课人：邢伟,2019年1月26日星期六,提 要,1、电机的磁路计算的基本原理,2、电机内的磁场初步,3、电机各部分磁路的计算 气隙 齿部与轭部等铁磁材料 绕组端部和磁极的漏磁路,1、电机的磁路计算的基本原理,一、磁通管原理,1、电机的磁路计算的基本原理,二、安培环路定律（全电流定律）,沿着任何一条闭合回路L，磁场强度H的线积分恰好等于该闭合回线所包围的总电流值。,若沿回线L，磁场强度H处处相等，假设闭合回路所包围的总电流由通过电流i的N匝线圈所提供,1、电机的磁路计算的基本原理,三、磁路的欧姆定律,定义：磁动势（安匝数）,磁阻，A
2、/Wb,磁导，Wb/A,1、电机的磁路计算的基本原理,四、磁路的基尔霍夫第一定律（磁通连续性定律）： 穿出（或进入）任一闭合面的总磁通量恒等于零 进入任何闭合面的磁通量恒等于穿出该闭合面的磁通量,1、电机的磁路计算的基本原理,五、磁路的基尔霍夫第二定律： 沿任何闭合磁路的总磁动势恒等于各段磁位降的代数和,1、电机的磁路计算的基本原理,六、磁电类比,2、电机内的磁场初步,参见电机的电磁场分析结果,3.1 磁路计算的假设条件和思路,假设1 假设定、转子之间相对不动，经过磁极与齿中心线（或齿与齿中心线相对位置）取计算回路,3.1 磁路计算的假设条件和思路,假设2 忽略铁磁材料的磁滞、涡流对磁场分布的
3、影响,3.1 磁路计算的假设条件和思路,假设3 将电机内实际存在于各部分磁路中的磁场化分为数段等效磁路（磁通管） 等效就是场化为路后，各段磁路的磁压降等于磁场中对应点之间的磁压降；通常将空间不均匀分布的磁场化成磁通沿截面和长度上均匀分布的磁路，即磁通管。,3.1 磁路计算的假设条件和思路,磁路计算的思路 1、先根据假设条件将电机内的磁路分段： （空）气隙 材料为线性 齿/电励磁磁极 材料为导磁材料，非线性 轭部 材料为导磁材料，非线性 永磁极 材料为硬磁材料，多数情况下位线性 2、利用磁路定律列写各段的磁压降和磁通密度的关系式，该关系式是磁路尺寸参数和材料特性的函数。 3、修正磁场简化为磁路过
4、程中带来的偏差，给出磁压降和磁通密度关系式的修正公式。,3.2 空气隙磁路计算,基本思路： 在已知每极气隙磁通和磁路几何尺寸的情况下，计算空气隙的磁压降可以归结为确定计算极弧系数、电枢的计算长度以及气隙系数（或卡特系数）的数值。 假设电机电枢表面光滑，气隙均匀，给出计算极弧系数的计算公式，引入一些修正公式，来考虑气隙不均匀（削角、偏心）的影响 引入修正公式来考虑铁心边缘效应和定、转子径向通风道对轴向长度的影响 引入气隙系数来修正定、转子铁心开槽对气隙磁场的影响。卡特系数,3.2 空气隙磁路计算,3.2 空气隙磁路计算,计算极弧系数对削角、偏心的修正,3.2 空气隙磁路计算,Lef的修正,3.2
5、 空气隙磁路计算,卡特系数对开槽的影响的修正,3.3 齿、轭部的磁路计算,齿部、轭部的计算主要考虑两个因素：a. 由于饱和引起的磁阻变化；b. 由于磁路宽度不均匀引起的磁路段内磁通分布不均匀的影响。 由于饱和引起的磁阻变化的解决办法：试探法 由于磁路宽度不均匀引起的磁路段内磁通分布不均匀的影响的解决办法：近似等效，如辛普生公式、梯形近似等。其实质是用一个均匀磁场强度代替实际上不均匀分布的磁场强度。例如，非平行齿中的磁路计算和齿联轭中的磁路计算。,3.3 齿部、轭部的磁路计算,饱和齿部的等效和修正,3.3 齿部、轭部的磁路计算,3.3 齿部、轭部的磁路计算,3.4 磁极漏磁、漏磁系数,课后习题（4选2）,磁路计算的一般步骤是什么？ 磁路计算中主要采用了哪些等效/简化方法，每种方法是用来解决什么问题？ 参考唐任远现代永磁电机设计列写某个永磁直流电机的磁路计算方程 参考唐任远现代永磁电机设计列写某个永磁同步电机的磁路计算方程,总结,2019年1月26日星期六,磁路计算的基本原理 电机的磁场分布 电机磁路计算的假设与思路 电机各段磁路计算的过程,下节课预告,电机的绕组理论初步 直流电机的绕组 三相交流电机的绕组 绕组因数 多相交流电机绕组理论初步简介,谢谢!,
