永磁同步電機——磁場與磁路

在電機中，磁場是實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換的媒介，由電流或永磁體產(chǎn)生，以場的形式存在。在電機設(shè)計中，為簡化分析，往往將磁場簡化為磁路。下面簡單敘述與磁場、磁路有關(guān)的一些基本概念。

一、磁感應(yīng)強度、磁場強度和磁導(dǎo)率

磁場是由電流（運動電荷）或永磁體在其周圍空間產(chǎn)生的一種特殊形態(tài)的物質(zhì)，用磁感應(yīng)強度和磁場強度來表征其大小和方向。磁感應(yīng)強度定義為通以單位電流的單位長度導(dǎo)體在磁場中所受的力，是一個矢量，用B表示，其單位為特斯拉（T）。磁場強度也是一個矢量，用H表示，單位為A / m，與磁感應(yīng)強度之間滿足式中，產(chǎn)為磁導(dǎo)率，隨磁場所在點的媒質(zhì)性質(zhì)的變化而變化，單位為H / m 。非鐵磁材料的磁導(dǎo)率可認(rèn)為與真空的磁導(dǎo)率召。相同。鐵磁材料的磁導(dǎo)率變化范圍很大，通常采用相對磁導(dǎo)率產(chǎn)r表示，產(chǎn)r為鐵磁材料的磁導(dǎo)率與真空磁導(dǎo)率的比值。電機中常用導(dǎo)磁材料的相對磁導(dǎo)率通常為10 “一10 "，而導(dǎo)體和絕緣體的電導(dǎo)率之比可達(dá)，因此電流沿導(dǎo)體流動，而磁場不只在導(dǎo)磁材料中存在，在非鐵磁材料中也存在。

二、磁通、磁壓、磁動勢

磁涌縣涌討磁場中某一面積A的磁力線數(shù)，用符號巾表示，單位為Wb，定義為由于磁力線是閉合的，對于一個閉合曲面，進入該閉合曲面的磁力線數(shù)等于流出該閉合曲面的磁力線數(shù)，即通過該閉合曲面的磁通量為零，稱為磁通連續(xù)性定理。磁場強度沿一路徑的積分等于該路徑上的磁壓，用符號U表示，單位為A 。磁場強度沿一條閉合路徑的積分等于該路徑所包圍的電流數(shù)，即稱為安培環(huán)路定律。由于磁場為電流所激發(fā)，上式中回路所環(huán)繞的電流稱為磁動勢，用F表示（A）。

三、磁路參數(shù)

在電機設(shè)計中，為簡化計算，通常把電機的各部分磁場簡化為相應(yīng)的磁路。磁路的劃分原則是：①每段磁路為同一材料；②磁路的截面積大體相同；③流過該磁路各截面的磁通相同。

電機等效磁路的基本組成部分為磁動勢源、導(dǎo)磁體和空氣隙，磁動勢源為永磁體或通電線圈。圖3一1為一圓柱形的磁路，其截面積為A，長度為L，假設(shè)磁通都經(jīng)過該圓柱體的所有截面且在其截面上均勻分布，則該段磁路上的磁通和磁壓分別為

需要指出的是：電路和磁路雖然形式上相同，但在本質(zhì)上是不同的，如電路中的電流是運動電荷產(chǎn)生的，是實際存在的，而磁路中的磁通僅僅是描述磁現(xiàn)象的一種手段。

• 磁路的分類

永磁磁路按永磁體的工作狀態(tài)不同可分為靜態(tài)永磁磁路和動態(tài)永磁磁路。靜態(tài)永磁磁路有固定氣隙，工作狀態(tài)保持一定，主要存在于儀表、揚聲器等，圖3一2為一靜態(tài)永磁磁路。

動態(tài)永磁磁路的磁阻或外磁場處于變化之中，永磁體的工作點也隨之變化，永磁電機的磁路就是典型的動態(tài)永磁磁路。