同步電機之永磁直流電動機的電樞反應

在電機學中，電機負載運行時電樞繞組電流產(chǎn)生的電樞磁動勢對氣隙磁場的影響稱為電樞反應．但對于永磁電機，電樞磁動勢不僅影響氣隙磁場的分布與大小，而且影響永磁體的工作狀態(tài)，使永磁體的工作點相應改變。影響的程度與磁極結(jié)構(gòu)有很大關(guān)系。

5 . 1交軸電樞磁動勢和電樞反應

圖5一23a為一臺理想化永磁直流電動機模型，電樞鐵心表面無齒槽，導體在電樞鐵心表面均勻連續(xù)分布，電樞繞組為整距，電刷位于幾何中性線上。由于電樞繞組各支路中的電流是由電刷引入或引出的，電刷是電樞表面電流分布的分界線，因此電樞磁動勢的軸線正好位于交軸（與磁極中心線正交的軸線，又叫叮軸）方向，為交軸電樞磁動勢。圖5一23b為從幾何中性線處展開時交軸電樞磁動勢的分布圖。在距磁極中心線（即直軸，又叫d軸）x( cm）處交軸電樞磁動勢（A 》的大小與x成正比，為。交軸電樞磁動勢沿電樞表面作三角形波形分布，如圖524所示在交軸處，即二一士r / 2，交軸電樞磁動勢最大，其幅值F 。（A )為。

先分析磁極無極靴時（圖5一23）的交軸電樞反應。在極弧部分，電樞反應磁場的磁通密度（T ) 在兩極之間，由于空氣的磁導率與永磁體磁導率很接近，因此磁通密度B，并不急劇減小，仍隨x增大而上升，只是由于空氣磁導率比永滋體稍低，盡，的增長要稍緩慢一些。圖5-24示出交軸電樞磁動勢和磁場的分布，由圖可見，永磁直流電動機的交軸電樞反應磁場分布為近似三角形而不是馬鞍形，其最大磁通密度發(fā)生在交軸上。這也是永磁直流電動機交軸電樞反應區(qū)別于電勵磁電機的一個特點電樞齒夫飽和時，整個磁路系統(tǒng)為線性，氣隙磁場B可由電樞反應磁場凡，和主極磁場B 。應用疊加原理得到，見圖5一24 。由圖可見，交軸電樞反應使每個極下的磁場波形發(fā)生扭曲，在半邊磁極下增磁，在另半邊磁極下去磁。由于磁路為線性，增磁量和去磁量相等，因此一個極下總磁通量不變。當電樞齒飽和時，一半極下增磁的效應要比另一半極下去磁的效應弱一些，使一個極下的總磁通量有所減少，表現(xiàn)出一定的去磁效應。但對無極靴的永磁直流電動機而言，電樞反應磁場要經(jīng)過磁導率接近空氣的永磁體，對氣隙磁場的去磁效應并不大，而且準確計算很困難，通常不予考慮。交軸電樞磁動勢對氣隙磁場的作用主要是使氣隙磁場的分布發(fā)生畸變，對換向不利。

    無極靴時交軸電樞磁動勢直接作用在產(chǎn)判灶，特別是產(chǎn)少生去磁效應一側(cè)的磁極極尖處，交軸電樞磁動勢最大，容易使永磁體產(chǎn)生不可逆退磁。因此，需要進行最大去磁時工作點的校核計算。在磁極有軟鐵極靴且足夠厚時，交軸電樞反應磁通經(jīng)極靴閉合（見圖525 )，對永磁體基本上無影響，只對氣隙磁場有影響，引起氣隙磁場畸變和去磁效應。

5 . 2直軸電樞磁動勢和電樞反應

實際電機中，為了改善換向或產(chǎn)生串勵性能，電刷常常要離開幾何中性線某一角度盧，相當于沿電樞表面離開幾何中性線句距離。此時電樞磁動勢可視為由兩部分電流產(chǎn)生（如圖5一26所示）：一部分是（r一Zb戶范圍內(nèi)的導體電流，產(chǎn)生交軸電樞磁動勢（A／極），其幅值。作用于永磁磁極不同位置的交軸電樞磁動勢的大小是不同的，對于無極靴的瓦片形磁極，在磁極中心線處為。；在磁極極尖處最大，為F，外r / ( r一2b婦。另一部分為2好范圍內(nèi)的導體電流產(chǎn)生的電樞磁動勢，其軸線與磁極中心線（d軸）重合，為直軸電樞磁動勢（A／極），其幅值。如果電機不運行在突然堵轉(zhuǎn)、突然反轉(zhuǎn)狀態(tài)時則無此項去滋磁動勢．裝配過程中電刷有可能偏移幾何中性線或設計規(guī)定位置，一般認為偏移量．偏移方向是隨機的，為可靠起見，可按去磁計算，即。