永磁同步电机之永磁直流电动机磁电机运行特性的退度敏感性

    前面分析时都假定永磁直流电动机的每极气隙磁通在运行过程中基本保持不变。实际上，永磁材料，特别是教铁硼永磁和铁氧体永磁的磁性能对温度的敏感性很大。如果从冷态（低温环境温度）运行到热态（高温环境温度加温升）运行时温度提高100 ℃，则钦铁硼永磁电机和铁氧体永磁电机的每极气隙磁通量分别减少约12 . 6％和18 % -20 %，这将显著影响永磁电机的运行特性和参数。当永磁直流电动机在同一端电压下运行时，空载转速将分别提高约12 . 6％和18写～20 %；在同一电枢电流下运行时，电磁转矩分别减小约12 · 6写和18 % 20％。如果再计及电枢电阻随温度升高而增大导致电阻压降增大和电枢反应的去磁作用，则上述变化率还将增大。这是永磁电机区别于电励磁电机的特点之一。因此，在永磁电机设计计算、测试和运行时都要考虑到不同工作温度对运行特性的影响．

2.永磁直流电动机的磁极结构

永磁直流电动机由于采用永磁体励磁，其结构和设计计算方法与电励磁直流电动机相比有许多显著的差别，尤其是在磁极结构、磁路计算中的主要系数以及电枢磁动势对气隙磁场和永磁体的影响方面。下面分别进行分析和讨论。永磁直流电动机的磁路一般由电枢铁心（包括电枢齿、电枢扼）、气隙、永磁体、机壳等构成。其中永磁体作为磁源，它的性能、结构形式和尺寸对电机的技术性能、经济指标和体积尺寸等有重要影响。目前电机中使用的永磁材料的性能差异很大，因而在电机中使用时与其性能相适应的、适宜的结构形式也大不相同。由于铁氧体永磁在性能上具有B，小、 H相对高的特点，因此结构上一般做成扁而粗的形状，即增加磁极面积，相对缩短磁化方向长度。铝镍钻永磁具有B，高、 11低的特点，在结构上一般做成磁极面积小、磁化方向长度大的细长形状，以弥补其月。低的缺点。稀土永磁的特点是剩磁感应强度B 、磁感应矫顽力月〔及最大磁能积（BH ) , ax都很高，在磁极结构上可做成磁极面积和磁化长度均很小的结构形状。永磁直流电动机磁极结构种类很多，其中常用的有瓦片形、圆筒形、弧形和矩形结构。

瓦片形磁极结构〔图5-4a和b）大多在高矫顽力的稀土永磁和铁氧体永磁直流电动机中采用。当采用各向异性的铁氧体永磁或稀土水磁时，对瓦片形磁极可以沿辐射方向定间和充磁，称为径向充磁；也可沿与磁极中心线平行的方向定向和充磁，称为平行充磁。研究表明，采取径向充磁对提高水磁体的磁性能有利。从产生气隙磁场的角度来看，圆筒形磁极（径向充磁如图5-sa所示）与瓦片形磁极没有多大区别，只是圆筒形磁极的材料利用率差，极间的一部分永磁材料不起什么作用；而且圆筒形永磁体较难制成各向异性，磁性能较差。但是，它是一个圆简形整体，结构简单，容易获得较精确的结构尺寸．加工和装配方便，有利于大量生产。对于价格低廉的铁氧体水磁．有时总成本反而降低因而对于尺寸小的电动机和精度要求较高的电动机更多地使用圆筒形永磁磁极。

    瓦片形和弧形永磁体的形状复杂，加工费时，有时其加工费用甚至高于永磁材料本身的成本。因此，目前的趋势之一是尽可能使用矩形或近似矩形结构，如图57所示。但为了减少配合面之间的附加间隙，对配合面的加工精度要求较高。图5一7 。的切向式结构起聚磁作用，可以提高气隙磁密，使之接近甚至大于永磁材料的剩磁密度。

    水磁直流电动机的磁极结构又可分为无极靴和有极靴两大类，无极靴结构（图54a和图55）的优点是：永磁体直接面向气隙，漏磁系数小，能产生尽可能多的磁通，材料利用率高；结构简单，便于批量生产；外形尺寸较小；交轴电枢反应磁通经磁阻很大的水磁体闭合，气隙磁场的畸变较小。其缺点是电枢反应直接作用于永磁磁极，容易引起不可逆退磁。有极靴结构（图54b ,图56，图57）既可起聚磁作用，提高气隙磁密；还可调节极靴形状以改善空载气隙磁场波形；负载时交轴电枢反应磁通经极靴闭合，对永磁磁极的影响较小。缺点是结构复杂，制造成本增加；漏磁系数较大；外形尺寸增加；负载时气隙磁场的畸变较大。

    直流电动机交轴电枢磁动势对磁极的一半起增磁作用，另一半起去磁作用。利用这个特点，对于旋转方向固定的永磁直流电动机，可以采用两种材料制成的组合磁极结构，即在每个极的去磁区用高性能的永磁材料，如钱铁硼永磁，而在增磁区则用性能较低而价格便宜的永磁材料，如铁氧体永磁，或者使用软铁。图5-8a为钦铁硼一铁氧体组合结构示意图，图58b为铁氧体软铁组合结构示意图，采用这种组合式结构，可以在保证电机性能的前提下，大大减少永磁材料的用量，降低电动机的成本，缺汽是制造工艺较复杂。

总之，永磁直流电动机的磁极结构多种多样，各有优缺点，随着新产品的不断开发，还会有新结构产生。具体设计时，要根据电动机的具体用途和使用场合，选择适宜的磁极结构甚至研究、开发新的磁极结构。