永磁同步电机——磁场与磁路

在电机中，磁场是实现机电能量转换的媒介，由电流或永磁体产生，以场的形式存在。在电机设计中，为简化分析，往往将磁场简化为磁路。下面简单叙述与磁场、磁路有关的一些基本概念。

一、磁感应强度、磁场强度和磁导率

磁场是由电流（运动电荷）或永磁体在其周围空间产生的一种特殊形态的物质，用磁感应强度和磁场强度来表征其大小和方向。磁感应强度定义为通以单位电流的单位长度导体在磁场中所受的力，是一个矢量，用B表示，其单位为特斯拉（T）。磁场强度也是一个矢量，用H表示，单位为A / m，与磁感应强度之间满足式中，产为磁导率，随磁场所在点的媒质性质的变化而变化，单位为H / m 。非铁磁材料的磁导率可认为与真空的磁导率召。相同。铁磁材料的磁导率变化范围很大，通常采用相对磁导率产r表示，产r为铁磁材料的磁导率与真空磁导率的比值。电机中常用导磁材料的相对磁导率通常为10 “一10 "，而导体和绝缘体的电导率之比可达，因此电流沿导体流动，而磁场不只在导磁材料中存在，在非铁磁材料中也存在。

二、磁通、磁压、磁动势

磁涌县涌讨磁场中某一面积A的磁力线数，用符号巾表示，单位为Wb，定义为由于磁力线是闭合的，对于一个闭合曲面，进入该闭合曲面的磁力线数等于流出该闭合曲面的磁力线数，即通过该闭合曲面的磁通量为零，称为磁通连续性定理。磁场强度沿一路径的积分等于该路径上的磁压，用符号U表示，单位为A 。磁场强度沿一条闭合路径的积分等于该路径所包围的电流数，即称为安培环路定律。由于磁场为电流所激发，上式中回路所环绕的电流称为磁动势，用F表示（A）。

三、磁路参数

在电机设计中，为简化计算，通常把电机的各部分磁场简化为相应的磁路。磁路的划分原则是：①每段磁路为同一材料；②磁路的截面积大体相同；③流过该磁路各截面的磁通相同。

电机等效磁路的基本组成部分为磁动势源、导磁体和空气隙，磁动势源为永磁体或通电线圈。图3一1为一圆柱形的磁路，其截面积为A，长度为L，假设磁通都经过该圆柱体的所有截面且在其截面上均匀分布，则该段磁路上的磁通和磁压分别为

需要指出的是：电路和磁路虽然形式上相同，但在本质上是不同的，如电路中的电流是运动电荷产生的，是实际存在的，而磁路中的磁通仅仅是描述磁现象的一种手段。

• 磁路的分类

永磁磁路按永磁体的工作状态不同可分为静态永磁磁路和动态永磁磁路。静态永磁磁路有固定气隙，工作状态保持一定，主要存在于仪表、扬声器等，图3一2为一静态永磁磁路。

动态永磁磁路的磁阻或外磁场处于变化之中，永磁体的工作点也随之变化，永磁电机的磁路就是典型的动态永磁磁路。