郭慶吉  劉曉勝

曹玉和  劉桂芝  （哈爾濱工業大學)

    【摘  要】介紹線繞盤式永磁直流電動機的結構特點、設計原則和有關的主要設計公式，并進行電機的計算機模擬。模擬運行結果與樣機實測數據基本相符。

    【敘  詞】空氣調節器／盤式電機計算機模擬

    線繞盤式永磁直流電動機自1971年問世以來，由于原材料性能和加工工藝水平的不斷提高，近幾年得到迅速發展，其應用范圍越來越廣。因為它具有損耗小、外型扁平、動態響應好、力矩波動小，可頻繁起動和制動等優點，被廣泛用于汽車空調、機器人、計算機外設、辦公室自動化和電動自行車等場合。為了實現產品的快速更新設計，編制了該電機的計算機輔助設計及模擬運行程序，適用于釹鐵硼或鐵氧體材料的軸向磁場的電機設計。實踐證明，該程序具有精度高、速度快、功能全和使用方便等特點。程序使用for-tran-77語言編寫，并在ibm-pc286微機上調試成功。

    線繞盤式永磁直流電動機是電樞半徑大于電樞軸向長度的一種特殊電機。定子為永磁磁鋼，由樞為無鐵心的薄圓盤，有效氣隙磁場沿軸向分布。整體結構如圖1所示，主要包括盤式電樞（包括換向器和轉軸）、磁鋼和導磁環籌。可見，盤式電機結構有如下特點：

   

  a．軸向磁路結構，可采用環形磁鋼，也可用扇形磁鋼，鐵氧體常采用環形磁鋼，釹鐵硼采用扇形。

  b．具有雙向氣隙，小型電機電樞中均未填磁粉，實際氣隙長度比普通電機要大。因此，為提高材料的利用率，在生產工藝可能的情況下，盡可能減少氣隙長度。

  c．軸向扁平，沒有齒槽結構，磁路比較簡單，完全可以用以路代場的方法進行分析和設計。

  d．在一般小型電機設計中，常取較低的電負荷，較高的磁負荷，一般氣隙磁密大于br/2.然而，在該電機中，電機氣隙較大，實際氣隙磁密b_o<b_r/2。因此，電機****選用高性能的釹鐵硼材料。

    磁鋼高度的選擇主要從****利用磁能的角度考慮。根據全電流定律，磁鋼壓降應等于外磁路磁壓降之和。即：

  外磁路的總磁勢在忽略定子軛部磁壓降的情況下為：

    對于釹鐵硼永磁材料，去磁曲線基本上是一條直線。對于鐵氧體，去磁曲線在正常范圍內也是一條直線。故采用直線方程表示去磁曲線可滿足工程要求。根據下列關系式，可求得靜態工作點，如圖2a點所示。

 

    負載情況下，應考慮電樞退磁反應的影響，類似式(10)，可導出動態工作點a’。

 

 

    假定bδ沿徑向均勻分布，在以d₁到d₂之間取任意半徑x，增量為d的單元圓環，如圖3所示