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《永磁体磁路设计》.pdf

发布:2016-02-28约9.82千字共13页下载文档
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永磁体磁路设计   永磁设计材料从研制角度而言,是希望性能尽可能地优越。但从使用角度考虑,对已 研制出的材料,如何合理利用以期获得最大的收益则显得更为重要。具体到永磁材料,则 涉及到磁体的选用和磁路的设计。下面对永磁磁路设计做简单介绍。    ·永磁磁路的基本知识 磁路:最简单的永磁磁路由磁体、极靴、轭铁、空气隙组成。 磁路之所以采用路的说法,是从电路借用而来,所以传统意义上的磁路设计是与电路设计相类似的, 为了更明了地说明这个问题,简单比较如下图:             磁路的基本类型有并联磁路、串联磁路,其形式同于电路。 静态磁路基本方程: 静态磁路有两个基本方程:   其中 k f 为漏磁系数,k r为磁阻系数,Bm、Hm、Am、Lm分别为永磁体工作点、面积 和高度; Bg、Hg、Ag、Lg为气隙的磁通密度、磁场强度、气隙面积和长度。由以上两式可得:    上式中 Vm=Am.Lm 表示永磁体体积,Vg=Ag.Lg 表示气隙的体积,(HmBm)是永磁体工作 点的磁能积。   1 / 13  ·永磁体磁路设计的一般步骤: (1)根据设计要求(Bg Ag、Lg的值由要求提出),选择磁路结构的磁体工作点。 在选择磁路结构时,需要结合磁体性能来考虑磁体的尺寸,设法使磁体的位置尽量靠 近气隙, 磁轭的尺寸要够大,以便通过其中的磁通不至于使磁轭饱和,即φ B轭A轭,式中 的B轭最好相当于最大磁导率相对应的磁通密度。如果B轭等于饱和磁通密度的话,则磁 轭本身的磁阻增加很多,磁位降加大,或者说磁动势损失太大。 (2)估计一个Kf和Kr,利用初步算出磁体尺寸Am 、 Lm; (3)根据磁体尺寸、磁轭尺寸,算出整个磁路的总磁导P(其中关键是漏磁系数Kf的计 算),再将原工作点代入下式: Bg=F/[KfAg(r+R+1/P)] (4)据总磁导P、漏磁系数Kf、磁体内阻r和磁轭的磁阻R,看Bg是否与要求相符,否 则再从头起设计。 在已知气隙要求(Bg、Ag、Lg)和磁体工作点的情况下,欲求磁体的尺寸(Lm、Am), 则需要知道漏磁系数Kf和磁阻系数Kr。Kr的值变化较小,一般在1.05至1.45之间。 Kf 的值在不同磁路结构(不同的尺寸、磁势分布)中,差别很大。计算 Kf 的方法,带 有很大的经验性质,原因是磁路中的磁通(磁流)、磁动势、磁阻都是非集中参量,很难准 确计算, 理论计算与实际结果误差往往在 10%以上。虽然如此,作为一种方法,下面还是要对 Kf的理论计算作一个简单介绍。 2 / 13  ·漏磁系数Kf 的计算: 从磁路设计和方法可见,磁路设计之关键是漏磁系数Kf的计算。对于Kf的计算,一 般有磁导法和经验公式法: 1.用磁导法计算漏磁系数,先把磁路等效成电路,计算磁路各部分的磁导,再根据基尔霍 夫方程组,求Kf : 其中,Pb为气隙上下边缘的磁导,Pi为磁体外侧面的磁导。  对于各部分的磁导Pi的求法有二: · ·
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