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永磁材料的应用讲议 完全免费 - 图文

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(二)永磁材料的磁性能除与合金成分和制造工艺有关外,还与磁场热处

理工艺有关。对于各向异性的永磁体,充磁时的磁场方向应与磁场 热处理时的磁场方向应一致,否则磁性能反而会有所降低。 (三)在使用前,应先进行最高工作温度的稳磁处理(或叫老化处理,以

预先消除不可逆损失。铁氧体永磁材料则不同,由于它的矫顽力温 度系数为正值,温度越低、矫顽力越小,故需进行负温稳磁处理。 需要指出的是,经过高温或负温稳磁处理后,不能再对永磁体充磁; 如有必要再次充磁,则需重新进行高温和负温稳磁处理。

五、永磁体最佳工作点

在设计永磁电机时,为充分利用永磁材料,缩小永磁体和整个电机的尺 寸,应力求用最小的永磁体体积在气隙中建立具有最大磁能的磁场,即永磁 体工作点应设计在最佳工作点附近. 1.最大磁能的永磁体最佳工作点 取退磁曲线为直线的永磁材料为例 设永磁体提供的磁通为φD , 磁动势为FD 则磁能

12

1

φDFD = BAmHhMp×10-6

2

1

= (BH)Vm×10-6

2

(1-8) 式中, Am — 永磁体提供每极磁通的截面积;

hMp — 每对极磁路中永磁体磁化方向长度; Vm — 永磁体体积。 即, 永磁体体积

(cm3) (1-9)

可见, 在φDFD不变的情况下,永磁体的体积Vm与其工作点的磁能积 (BH)成反比。

应取永磁体工作点位于回复线上有最大磁能积的点。

由右图可见,永磁体的磁能φDFD/2

正比于四边形

AφDOFD的面积。

由数学可知,工作点

A在回复线的中点时,四边形

最大磁能时的永磁体工作图

AφDOFD的面积最大,即永磁体具有最大的磁通。

因此,具有最大磁能的永磁体最佳工作点的标幺值

bD = φD = 0.5 (1-10)

2.最大有效磁能的永磁体最佳工作点

考虑到永磁电机中存在漏磁通,实际参与机电能量转换的是气隙磁场 中的有效磁能,并不是永磁体的总磁能。因此,永磁体的最佳工作点应选 在有效磁能We = Φe Fe/2最大的点。

由右图可见,有效磁能正比于四边形ABB′A′的面积。

为使四边形ABB′A′的面积最大,由数学可知,永磁 体最佳工作点应是Φr K的中点A。

仍取AB = A′B′= Φr/2 ;

而 (AC)/(AB) = Φm/Φδ = σ (1-11)

式中,Φm — 永磁体向外磁路提供的每极磁通; Φδ —每极气隙磁通;

σ — 负载漏磁系数。

注:在开始设计时,σ是未知数,且其值与be值有关。

最大有效磁能时的永磁体工作图

故 A′O = AB(AC/AB)= (σ/2) Φr

则具有最大有效磁能的永磁体最佳工作点的标幺值

be = φe = σ/2 (1-12) 为方便分析,永磁体最佳工作点还可用λσ表示。 由右图可见,在最大磁能时,主磁通标幺值 (AB)应为1/2 ,漏磁通标幺值为 feλσ= (1-φe) λσ (1-13) 1故 φe = +(1-φe)λσ 2整理得具有最大有效磁能的永磁体最佳工作点的标幺值 be = φe = (2λσ+1)/(2λσ+2) (1-14)

最大有效磁能时的永磁体工作图 3.永磁体最佳工作点的应用

由永磁体最佳工作点出发 大致估算电机中永磁体最佳利用时 外磁路尺寸和永磁体之间的关系。 be = φe = σ/2 (1-12) (1-15)

式中, λn — 合成磁导标幺值; σ — 漏磁系数;

bmN — 额定永磁体工作点磁通密度标幺值;

fmN — 额定每对极磁路中永磁体两端向外磁路提供的磁动势的标幺

值;

φmN — 额定永磁体向外磁路提供的每极磁通的标幺值;

φmN =ΦmN/Φr

hmN — 额定永磁体工作点的退磁磁场强度的标幺值;

hmN =HmN/Hc

最大有效磁能时的永磁体工作图

(1-15)

故设计中应取合成磁导标幺值λn的最佳值:

(1-16)

又有

(1-17)

式中, λn — 合成磁导标幺值; σ0 — 空载漏磁系数;

λδ — 主磁导标幺值; αi — 计算极弧系数; τ — 极距; Lef — 电枢计算长度; hMp — 每对极磁路中永磁体磁化方向长度; δ — 气隙长度; Kδ — 气隙系数; Ks — 磁路饱和系数;

μr — 永磁材料相对回复磁导率; Am — 永磁体提供每极磁通的截面积;

(1-16)

(1-17)

由上两式可见:为了求得永磁体的最佳利用,必须正确选择永磁体尺寸、 外磁路的结构和尺寸以及两者之间的配合关系。 说明:

以上属理想情况,实际应用时会受其他因素制约,有时不得不偏离最佳工作点。

例:①当退磁曲线具有拐点时,首先要进行最大去磁工作点(bmh,hmh)的

,即bmh>bk 校核,使其高于退磁曲线(或回复线)的拐点(bk,hk)

或hmh>hk,并留有充分余地,以防止永磁体产生不可逆退磁。在保

永磁材料的应用讲议 完全免费 - 图文

(二)永磁材料的磁性能除与合金成分和制造工艺有关外,还与磁场热处理工艺有关。对于各向异性的永磁体,充磁时的磁场方向应与磁场热处理时的磁场方向应一致,否则磁性能反而会有所降低。(三)在使用前,应先进行最高工作温度的稳磁处理(或叫老化处理,以预先消除不可逆损失。铁氧体永磁材料则不同,由于它的矫顽力温度系数为正值,温度越低、矫顽力越小,故需进行负温稳磁处理。
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