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最簡單的磁路

最簡單的磁路

二、?最簡單的磁路
电机工作离不开两个基本条件即电流和磁场,也意味着在电机的结构中必须分别有引导电流和磁场的“路”,我们也分别称之为“电路”和“磁路”。电路大家比较熟悉,但磁路也要了解。在图2中,环形磁铁充磁后将充磁线圈拆开,仅形成一个最簡單的磁路(如图5)
由于存在剩磁,環形磁鐵的N極發出磁通經過空氣隙→S極→經過磁鐵內部回到N極而閉合,如不考慮漏磁現象及認爲氣隙截面與磁鐵截面相等則有:
BFe=Bδ??即??? μFe? HFe=μ0?H?δ
另外,根據安培環路定律有
∮H?dL=F=I?W=0 (环形磁铁中没有电流流过I=0)
于是∮H?dL =H?Fe?LFe+ Hδ?Lδ=0??? (1)
HFe→磁鐵內部磁場強度
HFe?LFe→磁鐵內部磁勢(內部磁勢)
Hδ→空氣隙中的磁場強度
Hδ?Lδ→空氣隙中的磁勢(外部磁壓降)
由(1)式可知 HFe?与Hδ方向相反,变换(1)式得:
HFe=-Hδ?Lδ?/LFe=-(Bδ/μ0)? Lδ?/LFe?= -[Lδ/(μ0?LFe)] ?BFe
变换得: BFe=-[μ0?LFe/Lδ] ?HFe??(2)
式(2)是根据磁路的的规律得出的关系式,但HFe、BFe之间还必须同时满足环形磁铁材料本身的磁化特性;由于永磁材料作为磁源时,其内部的磁势为负值,故其工作于第二象限的磁化曲线(见图6)。以铁氧体为例,即求得该简单路工作点的HFeN? 和 HFeN值

最簡單的磁路

從而得出BδN和HδN?值。
???
直线(2)BFe=-[μ0?LFe/L?δ] ?H?Fe

磁化曲線BFe=(Br/Hc)?HFe+Br

爲了便于理解,比擬電路我們引入磁阻Rm的概念:
Rm=L/(μ?S)??? 式中
L 是磁路的长度,S 是磁路的截面积,? μ 是磁路介质的磁导率。
那麽圖5的氣隙磁勢
Fδ=HδLδ=(B/μδ)?Lδ=[Bδ?S/(μδ?S)]?Lδ=Φδ?[Lδ/(μδ?S)]
即 Fδ=Φδ?Rmδ??? (3)???????? 式中Φδ? 称为气隙磁通,Rmδ=Lδ/(μδ?S) 称为气隙磁阻?????

最簡單的磁路

上式稱爲“磁路歐姆定律”,對比電路:磁通中相當于電路中的電流I;磁勢F相當于電路中的電勢E(或電壓U);磁阻RM相當于電路中的電阻R。
在電機學中我們總希望提高電機的氣隙磁通,從而達到提高電機單位體積的出力水平,由(3)式變換成Φδ=Fδ/Rmδ知,要達到這一目的,有以下措施提高Fδ→采用高性能的磁鐵減少磁路的磁阻
a.?縮短磁路長度;
b.?增加磁路截面積;(如加芯片等)
c.?增加磁場的磁導率;(用導磁性能好的矽鋼片等)
圖5所示的磁路可以對應電路表示如右:
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