稀土永磁同步電機之相關永磁直流電動機的結構特點與應用

    4 . 1 . 1結構特點

小功率永磁直流電動機（Permanent Magnet DC Motor）是由永磁體建立勵磁磁場的直流電動機，它除了具有普通電勵磁直流電動機所具有的下垂機械特性、線性調節(jié)特性、調速范圍寬和便于控制的特點外，還具有體積小、效率高、用銅少、結構簡單、運行可靠的特點。

這種電動機一般用在家用電器居多，因而常常采用鐵氧體永磁材料，由于該材料具有B，高，H 。低的特點，所以在結構上一般做成磁極面積小，磁化方向長度厚的細長結構，以彌補鐵氧體矯頑力低的缺點。永磁直流電動機的電樞與普通電勵磁直流電動機完全一樣，都是電樞旋轉式，永磁體安放在定子上，形成磁極。永磁直流電動機磁極結構種類很多，其中常用的有瓦片形、圓筒形及組合形結構。

l）瓦片形磁極結構（見圖4一l）所用永磁材料多為鐵氧體永磁材料。當采用各相異性鐵氧體永磁材料時，可以沿輻射方向定向和充磁，稱為徑向充磁；

也可以沿磁極中心線方向定向和充磁，這稱為平行充磁。在這兩種充磁方式中，采用徑向充磁對提高磁性能有力。

2）圓筒形磁極結構（見圖4一2）圓筒形磁極和瓦片形磁極本質上沒有太大區(qū)別，但是圓筒形磁極結構簡單，制造方便，容易獲得比較精確的結構尺寸。但在兩極之間有一部分材料不起作用，從而造成材料的浪費，但這對廉價的鐵氧體而言，不足以造成總成本的浪費。

3）組合磁極結構（見圖4一3）所謂組合磁極是指欽鐵硼永磁材料與鐵氧體永磁材料的組合磁極（見圖a）以及鐵氧體永磁材料與軟鐵永磁材料組合磁極（見圖b）。在直流電動機中交軸電樞磁動勢對磁極的一半起增磁作用，另一半起去磁作用，對于旋轉方向固定的永磁直流電動機，可應用這一特點制造組合結構，可以在保證性能的前提下，減少永磁材料的使用，降低電動機成本。目前在我國生產(chǎn)的永磁汽車起動機，就應用了這一結構，不但減少了永磁材料，而且使之具有復勵特性。

4 . 1 . 2應用

小功率永磁直流電動機一般用在家用電器、電動工具、汽車電器，此外計算機外部設備、音響器具等方面都有廣泛的應用。據(jù)統(tǒng)計在小功率直流電動機中，永磁直流電動機占80％以上。在小功率永磁直流電動機中，還有一種三槽直流電動機，這種電動機由于結構簡單且性能良好得到廣泛的應用，當配備上穩(wěn)速器后，還可應用在音像設備等要求具有較高速度精度的設備中。

4 . 2永磁直流電動機的電樞反應

4 . 2 . 1電樞反應的特點

在電樞繞組中，當電樞電流流過時，便產(chǎn)生了磁動勢，此磁動勢對主磁場的作用，便稱為電樞反應。電樞反應磁動勢可分為直軸電樞反應磁動勢Fad和交軸電樞反應磁動勢Faq 。當電刷恰好在幾何中心線時，直軸電樞反應磁動勢Fad二0，但一般情況下，電刷常常是偏離幾何中心線的，即換向元件中既有交軸又有直軸磁動勢。對于小功率永磁直流電動機，一般均無換向極，即換向趨于延遲換向，換向元件中還產(chǎn)生一個直軸電樞反應磁動勢Fa 。這個磁動勢起助磁作用。所以換向元件中應有三項電樞反應磁動勢，即直軸電樞反應磁動勢Fad 、 Fa 。和交軸電樞反應磁動勢Fa，。

4 . 2 . 2直軸電樞反應磁動勢

由圖44可見，電刷偏離幾何中心時，必會產(chǎn)生直軸電樞反應磁動勢Fad ,對于電動機，如果電刷偏移方向與電動機電樞轉向一致，則電樞反應是助磁；如果電刷偏移方向與電動機電樞轉向相反，則電樞反應是去磁。對于發(fā)電機，則與上述情況相反。對于小功率永磁直流電動機，直軸電樞反應磁動勢凡d 、（A）可按下式計算：。

4 . 2 . 3交軸電樞反應磁動勢

交軸電樞反應磁動勢Faq不僅改變磁場分布，而且還影響永磁體磁化狀態(tài)，由于磁極結構不同，凡q對氣隙磁場及永磁體影響也不同。在小功率永磁直流電動機中，不論是瓦片形磁極或者圓筒形磁極，由于永磁體很薄，交軸電樞反應磁通通過磁極后進人機殼閉合，以磁極中心線為界，電樞反應在一側助磁，另一側去磁，從而造成磁場磁感應強度的畸變。此時氣隙合成磁場曲線如圖4一5 。圖中凡、為電樞反應磁動勢，氣隙磁場B 。由電樞反應磁場凡：和主極磁場B 。合成。

    但是交軸磁路上磁阻很大，所以交軸磁通巾aq很弱，對主磁場的影響微弱，工程上常常略去不計。此時電樞反應磁動勢可為。