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永磁同步电机力矩控制之定子磁场中的若干相关概念

电机技术 | 发布时间:2018-10-13 | 人气: | #评论# | 本文关键字:永磁电机,同步电机
摘要:在永磁同步电机中,转子磁场中因为有永磁材料构成此磁体的南极和北极,转子磁场的产生机理及在空间的分布相对是比较好理解的。 而定子磁场的产生,定子磁场与定子电路相关物理量的关

在永磁同步电机中,转子磁场中因为有永磁材料构成此磁体的南极和北极,转子磁场的产生机理及在空间的分布相对是比较好理解的。

而定子磁场的产生,定子磁场与定子电路相关物理量的关系,中间涉及许多电磁场的物理概念,则稍微复杂一些。

安培环路定理

初中物理里面学过最简单的电生磁的原理安培环路定理:右手弯曲的四个手指弯向电流流动的方向,那么大拇指的方向就是电流所产生的磁场的方向。

把安培环路定理再扩展到三相电机里,并根据矢量矢量求和的原则,可以对交流电机定子产生的磁场有如下直观的认识:

但是定量的计算合成的这个磁场的大小是怎么来的?中间有哪些物理关系的转换,则还需要深究一番。

定子电磁场的电路关系,基本可以按照以下路径进行分析:

定量的计算从定子电流开始,定子的磁动势F,电子磁场强度H与定子电流的关系可以用安培环路定理来表示:

我们把通过闭合环路的电流之和叫做磁动势,H叫做磁场强度。

因此,电机的每一相磁动势其实就是电机的相电流与该相匝数的乘积,也叫安匝数。

电机的磁场强度只与电机的磁动势以及电机结构上的有效磁路距离相关。磁场强度是矢量,其方向为放置于该处的小磁针N极所受到的力的方向。

接下来是从磁场强度到磁感应强度(用B表示,又叫磁通密度),这两个是容易混淆的物理概念。磁感应强度反应的是在该处磁场感应大小的能力,与磁路的磁导系数相关。在磁路中某处的磁感应强度与磁场强度的关系是:

磁通量(φ)表示的这是磁感应强度与磁力线面积的矢量积。那么单个线圈在该磁通下产生的感应电动势就是(-dφ/dt).

磁链(ψ)这个概念的引入是为了更方便的计算磁场在线圈中所产生的反电势而不用去关心电机线圈的匝数,ψ=N. φ, 从而在电机某相上产生的总的反电势就是-dψ/dt。

电路与磁路的类比

电路与磁路之间,可以做个简单的类比如下:

因此在电机上,磁路可以用以下简化模型来等效。


责任编辑:永磁同步电机

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