稀土永磁同步电机之相关永磁直流电动机的结构特点与应用

    4 . 1 . 1结构特点

小功率永磁直流电动机（Permanent Magnet DC Motor）是由永磁体建立励磁磁场的直流电动机，它除了具有普通电励磁直流电动机所具有的下垂机械特性、线性调节特性、调速范围宽和便于控制的特点外，还具有体积小、效率高、用铜少、结构简单、运行可靠的特点。

这种电动机一般用在家用电器居多，因而常常采用铁氧体永磁材料，由于该材料具有B，高，H 。低的特点，所以在结构上一般做成磁极面积小，磁化方向长度厚的细长结构，以弥补铁氧体矫顽力低的缺点。永磁直流电动机的电枢与普通电励磁直流电动机完全一样，都是电枢旋转式，永磁体安放在定子上，形成磁极。永磁直流电动机磁极结构种类很多，其中常用的有瓦片形、圆筒形及组合形结构。

l）瓦片形磁极结构（见图4一l）所用永磁材料多为铁氧体永磁材料。当采用各相异性铁氧体永磁材料时，可以沿辐射方向定向和充磁，称为径向充磁；

也可以沿磁极中心线方向定向和充磁，这称为平行充磁。在这两种充磁方式中，采用径向充磁对提高磁性能有力。

2）圆筒形磁极结构（见图4一2）圆筒形磁极和瓦片形磁极本质上没有太大区别，但是圆筒形磁极结构简单，制造方便，容易获得比较精确的结构尺寸。但在两极之间有一部分材料不起作用，从而造成材料的浪费，但这对廉价的铁氧体而言，不足以造成总成本的浪费。

3）组合磁极结构（见图4一3）所谓组合磁极是指钦铁硼永磁材料与铁氧体永磁材料的组合磁极（见图a）以及铁氧体永磁材料与软铁永磁材料组合磁极（见图b）。在直流电动机中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，对于旋转方向固定的永磁直流电动机，可应用这一特点制造组合结构，可以在保证性能的前提下，减少永磁材料的使用，降低电动机成本。目前在我国生产的永磁汽车起动机，就应用了这一结构，不但减少了永磁材料，而且使之具有复励特性。

4 . 1 . 2应用

小功率永磁直流电动机一般用在家用电器、电动工具、汽车电器，此外计算机外部设备、音响器具等方面都有广泛的应用。据统计在小功率直流电动机中，永磁直流电动机占80％以上。在小功率永磁直流电动机中，还有一种三槽直流电动机，这种电动机由于结构简单且性能良好得到广泛的应用，当配备上稳速器后，还可应用在音像设备等要求具有较高速度精度的设备中。

4 . 2永磁直流电动机的电枢反应

4 . 2 . 1电枢反应的特点

在电枢绕组中，当电枢电流流过时，便产生了磁动势，此磁动势对主磁场的作用，便称为电枢反应。电枢反应磁动势可分为直轴电枢反应磁动势Fad和交轴电枢反应磁动势Faq 。当电刷恰好在几何中心线时，直轴电枢反应磁动势Fad二0，但一般情况下，电刷常常是偏离几何中心线的，即换向元件中既有交轴又有直轴磁动势。对于小功率永磁直流电动机，一般均无换向极，即换向趋于延迟换向，换向元件中还产生一个直轴电枢反应磁动势Fa 。这个磁动势起助磁作用。所以换向元件中应有三项电枢反应磁动势，即直轴电枢反应磁动势Fad 、 Fa 。和交轴电枢反应磁动势Fa，。

4 . 2 . 2直轴电枢反应磁动势

由图44可见，电刷偏离几何中心时，必会产生直轴电枢反应磁动势Fad ,对于电动机，如果电刷偏移方向与电动机电枢转向一致，则电枢反应是助磁；如果电刷偏移方向与电动机电枢转向相反，则电枢反应是去磁。对于发电机，则与上述情况相反。对于小功率永磁直流电动机，直轴电枢反应磁动势凡d 、（A）可按下式计算：。

4 . 2 . 3交轴电枢反应磁动势

交轴电枢反应磁动势Faq不仅改变磁场分布，而且还影响永磁体磁化状态，由于磁极结构不同，凡q对气隙磁场及永磁体影响也不同。在小功率永磁直流电动机中，不论是瓦片形磁极或者圆筒形磁极，由于永磁体很薄，交轴电枢反应磁通通过磁极后进人机壳闭合，以磁极中心线为界，电枢反应在一侧助磁，另一侧去磁，从而造成磁场磁感应强度的畸变。此时气隙合成磁场曲线如图4一5 。图中凡、为电枢反应磁动势，气隙磁场B 。由电枢反应磁场凡：和主极磁场B 。合成。

    但是交轴磁路上磁阻很大，所以交轴磁通巾aq很弱，对主磁场的影响微弱，工程上常常略去不计。此时电枢反应磁动势可为。