永磁電機(jī)的磁路分析與設(shè)計文檔資料

2023/2/111稀土永磁同步電動機(jī)的研究進(jìn)展磁路分析與設(shè)計的重要性“場+路”結(jié)合的設(shè)計方法稀土永磁電機(jī)磁路湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院第1頁/共66頁第一頁，共67頁。2023/2/112稀土永磁材料的發(fā)展釤鈷1:5（20世紀(jì)60年代）釤鈷2:17（20世紀(jì)70年代）釹鐵硼（20世紀(jì)80年代）湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院第2頁/共66頁第二頁，共67頁。2023/2/113稀土永磁材料的發(fā)展磁能積（kJ/m3）天然磁鐵礦石碳鋼、鎢鋼鈷鋼鋁鎳鈷鐵氧體釤鈷1：5釤鈷2：17釹鐵硼2.77.28540199258431湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院第3頁/共66頁第三頁，共67頁。2023/2/114稀土永磁材料的發(fā)展釹鐵硼的優(yōu)點(diǎn)剩磁高，Br可達(dá)1.4T矯頑力大，Hc可達(dá)992kA/m;退磁曲線為直線；相對于釤鈷價格便宜。湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院第4頁/共66頁第四頁，共67頁。2023/2/115稀土永磁材料的發(fā)展釹鐵硼的缺點(diǎn)居里溫度不高，一般為310~410oC溫度系數(shù)較大，αBr=-0.13%（K-1）含鐵、釹，容易銹蝕磁體可加工性一般湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院第5頁/共66頁第五頁，共67頁。2023/2/116稀土永磁電機(jī)的特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單、靈活，運(yùn)行可靠體積小、重量輕，功率密度高損耗小、效率高，節(jié)能顯著湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院第6頁/共66頁第六頁，共67頁。2023/2/117永磁電機(jī)的磁路分析與設(shè)計（一）稀土永磁材料的退磁曲線（二）稀土永磁體的等效磁路（三）永磁電機(jī)的等效磁路（四）磁路分析的解析法（五）磁路分析的圖解法湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院第7頁/共66頁第七頁，共67頁。2023/2/118永磁電機(jī)的磁路分析與設(shè)計（一）稀土永磁材料的退磁曲線湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院第8頁/共66頁第八頁，共67頁。2023/2/119稀土永磁體的充磁BBrH-Hc0退磁曲線lAmI銜鐵湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院稀土永磁材料的退磁曲線第9頁/共66頁第九頁，共67頁。2023/2/1110在均勻磁性材料中式中，M為永磁材料的磁化強(qiáng)度，Mr為剩余磁化強(qiáng)度，為磁化系數(shù)）且湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院稀土永磁材料的退磁曲線第10頁/共66頁第十頁，共67頁。2023/2/1111稀土永磁材料的退磁曲線稀土永磁材料，相對磁導(dǎo)率r為常數(shù)。湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院第11頁/共66頁第十一頁，共67頁。2023/2/1112湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院稀土永磁材料的退磁曲線BBrH-Hc0第12頁/共66頁第十二頁，共67頁。2023/2/1113稀土永磁材料的退磁曲線BBrH-Hc0湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院第13頁/共66頁第十三頁，共67頁。2023/2/1114稀土永磁材料的退磁曲線第I象限:第II象限:磁路計算中常將第II象限磁化曲線等效到第I象限(即H取絕對值)湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院第14頁/共66頁第十四頁，共67頁。2023/2/1115稀土永磁材料的退磁曲線湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院第15頁/共66頁第十五頁，共67頁。2023/2/1116BBrHHc0第I象限的等效退磁曲線湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院稀土永磁材料的退磁曲線第16頁/共66頁第十六頁，共67頁。2023/2/1117稀土永磁材料的退磁曲線FFc0r湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院SNhMp稀土磁鋼第17頁/共66頁第十七頁，共67頁。2023/2/1118稀土永磁材料的退磁曲線湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院磁通：磁動勢：磁導(dǎo)：用標(biāo)幺值進(jìn)行磁路計算第18頁/共66頁第十八頁，共67頁。2023/2/1119稀土永磁材料的退磁曲線湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院磁通基值：磁動勢基值：磁導(dǎo)基值：標(biāo)幺值的基值第19頁/共66頁第十九頁，共67頁。2023/2/1120稀土永磁體用標(biāo)幺值表示的退磁關(guān)系湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院稀土永磁材料的退磁曲線第20頁/共66頁第二十頁，共67頁。2023/2/1121稀土永磁體用標(biāo)幺值表示的退磁曲線B1H10F101湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院第21頁/共66頁第二十一頁，共67頁。2023/2/1122永磁電機(jī)的磁路分析與設(shè)計（二）稀土永磁體的等效磁路湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院第22頁/共66頁第二十二頁，共67頁。2023/2/1123稀土永磁體的等效磁路磁導(dǎo)磁阻非鐵磁材料鐵磁材料磁路的磁阻與磁導(dǎo)湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院第23頁/共66頁第二十三頁，共67頁。2023/2/1124稀土永磁體的等效磁路永磁體內(nèi)磁導(dǎo)湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院第24頁/共66頁第二十四頁，共67頁。2023/2/1125稀土永磁體的等效磁路諾頓等效磁路r0mF12G0SNhMp稀土磁鋼湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院第25頁/共66頁第二十五頁，共67頁。2023/2/1126永磁體計算磁動勢（虛擬磁動勢）稀土永磁體的等效磁路式中：Fm湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院第26頁/共66頁第二十六頁，共67頁。2023/2/1127戴維南等效磁路mF12FmG0SNhMp湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院稀土磁鋼稀土永磁體的等效磁路第27頁/共66頁第二十七頁，共67頁。2023/2/1128稀土永磁體的工作點(diǎn)FFc0rW湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院稀土永磁體的等效磁路第28頁/共66頁第二十八頁，共67頁。2023/2/1129（三）永磁電機(jī)的等效磁路永磁電機(jī)的磁路分析與設(shè)計湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院第29頁/共66頁第二十九頁，共67頁。2023/2/1130永磁電機(jī)的等效磁路稀土電機(jī)的主、漏磁路漏磁系數(shù)空載漏磁系數(shù)湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院第30頁/共66頁第三十頁，共67頁。2023/2/1131永磁電機(jī)的空載漏磁系數(shù)磁極結(jié)構(gòu)無極靴瓦片形圓筒形弧形端面式漏磁系數(shù)1.1~1.31.2~1.41.3~1.41.5~1.6湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院永磁電機(jī)的等效磁路第31頁/共66頁第三十一頁，共67頁。2023/2/1132永磁電機(jī)負(fù)載等效磁路圖湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院mF12FmG0GGFa主磁路的等效主磁導(dǎo)：漏磁路的總漏磁導(dǎo)：變磁導(dǎo)第32頁/共66頁第三十二頁，共67頁。2023/2/1133mF12FmG0GGFamF12FmG0GGFa電樞反應(yīng)去磁電樞反應(yīng)增磁永磁電機(jī)的等效磁路湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院第33頁/共66頁第三十三頁，共67頁。2023/2/1134永磁電機(jī)的等效磁路稀土永磁電機(jī)負(fù)載等效磁路圖mF12FmG0GG0(Fa=0)原因：1）稀土電機(jī)氣隙較大，電樞反應(yīng)較弱；2）稀土材料矯頑力高，抗電樞反應(yīng)能力強(qiáng)。湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院第34頁/共66頁第三十四頁，共67頁。2023/2/1135m0F120FmG0GG0稀土永磁電機(jī)空載等效磁路圖(Fa=0)湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院永磁電機(jī)的等效磁路第35頁/共66頁第三十五頁，共67頁。2023/2/1136永磁電機(jī)的磁路分析與設(shè)計（四）磁路分析的解析法湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院第36頁/共66頁第三十六頁，共67頁。2023/2/1137I類：已知磁體和磁路尺寸，求氣隙磁通；II類：已知?dú)庀洞磐ê蜌庀堕L度，設(shè)計磁體。兩類問題：兩種方法：解析法，圖解法湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院永磁電機(jī)的磁路計算第37頁/共66頁第三十七頁，共67頁。2023/2/1138磁路分析的解析法視Fe為常數(shù)，同時通過系數(shù)ks

來考慮鐵心磁阻，即（ks>1）湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院第38頁/共66頁第三十八頁，共67頁。2023/2/1139磁路分析的解析法湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院m0F1201G0GG0m0F1201G0Gn用標(biāo)幺值進(jìn)行磁路計算第39頁/共66頁第三十九頁，共67頁。2023/2/1140空載磁路（磁鋼工作點(diǎn)）的求解磁鋼發(fā)出總磁通的標(biāo)幺值：磁鋼磁動勢的標(biāo)幺值：(G0=1)湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院磁路分析的解析法第40頁/共66頁第四十頁，共67頁。2023/2/1141永磁電機(jī)空載時的磁鋼工作點(diǎn)B1H10F101Hm0Bm0MFm0

m0N湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院磁路分析的解析法第41頁/共66頁第四十一頁，共67頁。2023/2/1142永磁電機(jī)空載時的磁路求解總漏磁通標(biāo)幺值：氣隙磁通標(biāo)幺值：總漏磁通實(shí)際值：氣隙磁通實(shí)際值：湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院磁路分析的解析法第42頁/共66頁第四十二頁，共67頁。2023/2/1143永磁電機(jī)的磁路分析與設(shè)計（五）磁路分析的圖解法湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院第43頁/共66頁第四十三頁，共67頁。2023/2/1144徑向式永磁轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)磁力線分布（分布繞組）磁場云圖湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院第44頁/共66頁第四十四頁，共67頁。2023/2/1145徑向式永磁轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)氣隙磁密波形湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院第45頁/共66頁第四十五頁，共67頁。2023/2/1146徑向式永磁轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)磁力線分布（集中繞組）磁場云圖湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院第46頁/共66頁第四十六頁，共67頁。2023/2/1147徑向式永磁轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)氣隙磁密波形湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院第47頁/共66頁第四十七頁，共67頁。2023/2/1148徑向式永磁外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)磁力線分布（分?jǐn)?shù)槽繞組）磁場云圖湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院第48頁/共66頁第四十八頁，共67頁。2023/2/1149帶磁橋的切向式永磁轉(zhuǎn)子磁力線分布磁場云圖（磁橋?qū)?.8mm）湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院第49頁/共66頁第四十九頁，共67頁。2023/2/1150帶磁橋的切向式永磁轉(zhuǎn)子磁橋磁密波形（磁橋?qū)?.8mm）一個極下的氣隙磁密波形湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院第50頁/共66頁第五十頁，共67頁。2023/2/1151帶磁橋的切向式永磁轉(zhuǎn)子磁力線分布磁場云圖（磁橋?qū)?.8mm）湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院第51頁/共66頁第五十一頁，共67頁。2023/2/1152帶磁橋的切向式永磁轉(zhuǎn)子磁橋磁密波形（磁橋?qū)?.8mm）一個極下的氣隙磁密波形湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院第52頁/共66頁第五十二頁，共67頁。2023/2/1153無隔磁氣隙切向式永磁轉(zhuǎn)子磁力線分布磁場云圖（無隔磁氣隙）

湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院第53頁/共66頁第五十三頁，共67頁。2023/2/1154無隔磁氣隙切向式永磁轉(zhuǎn)子原磁橋處磁密波形

一個極下的氣隙磁密波形湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院第54頁/共66頁第五十四頁，共67頁。2023/2/1155磁路分析的圖解法NNNNSSSS磁橋隔磁氣隙磁鋼轉(zhuǎn)軸湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院帶磁橋的切向式永磁轉(zhuǎn)子第55頁/共66頁第五十五頁，共67頁。2023/2/1156NNNNSSSS1/4（一對極）分析區(qū)域磁橋槽楔磁路分析的圖解法帶磁橋的切向式永磁轉(zhuǎn)子湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院第56頁/共66頁第五十六頁，共67頁。2023/2/11571/4（一對極）分析模型槽漏磁通：總漏磁通：磁鋼發(fā)出的總磁通：湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院磁路分析的圖解法第57頁/共66頁第五十七頁，共67頁。2023/2/1158帶磁橋切向式永磁電機(jī)等值磁路圖與漏磁通s1、s2、s3、相對應(yīng)漏磁導(dǎo)磁鋼兩側(cè)附加氣隙磁導(dǎo)（包括磁體內(nèi)磁導(dǎo)）與漏磁通fb相對應(yīng)磁橋處、轉(zhuǎn)子軛部的漏磁導(dǎo)定、轉(zhuǎn)子的軛部磁導(dǎo)定、轉(zhuǎn)子齒部磁導(dǎo)+_s3s2s1fbδ+_mσ湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院第58頁/共66頁第五十八頁，共67頁。2023/2/1159永磁電機(jī)的簡化等值磁路圖主磁路等效磁導(dǎo)：磁路分析的圖解法mδσsfb++__湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院第59頁/共66頁第五十九頁，共67頁。2023/2/1160計算槽漏磁導(dǎo)GS假設(shè)氣隙磁通0計算主磁路磁動勢F12（五段法）計算漏磁通s、fb計算總磁通m0是否在預(yù)定范圍設(shè)計結(jié)束Y計算磁動勢Fm計算漏磁系數(shù)0N磁路分析的圖解法湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院永磁

電機(jī)

磁路

迭代

框圖第60頁/共66頁第六十頁，共67頁。2023/2/1161磁路計算的“五段法”NNSS主磁路的組成：氣隙+定子齒+定子軛+（轉(zhuǎn)子齒）+轉(zhuǎn)子軛總磁動勢：無刷電機(jī)的主磁路磁路分析的圖解法湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院第61頁/共66頁第六十一頁，共67頁。2023/2/1162磁路計算

“五段法”假設(shè)氣隙磁通0計算氣隙磁密B

和氣隙磁勢F

計算定子齒磁密Bt1，查磁化曲線得Ht1、計算定子齒磁勢Ft1計算定子軛磁密Bj1、查磁化曲線得Hj1、計算軛磁動勢Fj10是否在預(yù)定范圍YN計算轉(zhuǎn)子齒磁密Bt2，查磁化曲線得Ht2、計算轉(zhuǎn)子齒磁動勢Ft2計算轉(zhuǎn)子軛磁密Bj2、查磁化曲線得Hj2、計算軛磁動勢Fj2計算總磁動勢F12

湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院磁路分析的圖解法第62頁/共66頁第六十二頁，共67頁。2023/2/1163計算內(nèi)容計算值400006000080000120000140000160000湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院磁路分析的圖解法第63頁/共66頁第六十三頁，共67頁。2023/2/116