直流永磁電機的氣隙與計算極弧系數的選取
劉 寧（深圳黎明工業有限公司 518031）
徐秀英（深圳市金田房地產開發公司）
【摘 要】直流永磁電機的磁極形狀較多，在設計中常會遇到氣隙系數和計算極弧系數的選取。這些系數選取的精確程度直接影響電機設計精度和制造成本。通過對多種不同磁極形狀永磁直流電機設計方案的計算分析，得出了這些系數與相關量的關系曲線。
【敘 詞】直流電動機永磁電機氣隙系數計算極弧系數
l引 言
在微型直流永磁電機的設計中，常由于不同的用途采用不同的磁極形狀，因此不可避免地存在著氣隙系數和計算極弧系數的選取。這些系數選取的精確程度不僅影響設計精度和電機的性能，而且直接影響電機的制造成本。
本文通過對無極靴的同心瓦片形磁極、有極靴的同心瓦片形磁極和等外徑拼塊式的瓦片形磁極電機設計方案的計算分析，給出了氣隙系數和計算極弧系數與其相關量之間的關系曲線。這些曲線不僅反映了氣隙系數和計算極弧系數與其相關量之間的定量關系，更重要的是反映出了這些參數隨不同選取值時的變化趨勢。
2氣隙系數和計算極弧系數的物理意義
2.1氣隙系數kδ
氣隙系數kδ是考慮到電機開槽因槽口對氣隙磁場的影響而引入的系數。在一般微型直流屯機的設計中常采用半閉口槽，開槽對氣隙磁場的影響如圖1所示。
根據圖1所示的意義，氣隙系數的計算可用下式進行，
從式(1)式可見，氣隙系數的物理意義是將有槽電機當作無槽電機計算，但其氣隙被放大了k8倍。
2.2永磁電機的氣隙系數計算
永磁電機的氣隙系數一般按凸極電機計算，但其計算公式為：
從式(2)、(3)可見，永磁電機的氣隙系數取決于氣隙長度、永磁體的厚度和槽口的寬度等因素。在設計計算中需要綜合考慮。
2.3計算極弧系數αp
計算極弧系數αp是為確定每極****磁通密度而引入的系數，其物理意義如圖2所示，數學表達式見式(4)。
從圖2和式(4)可見，計算極弧系數的物理意義是假想每極氣隙磁通集中在計算極弧長度bp范圍內，并認為在這個范圍內氣隙磁場均勻分布，其磁密等于****值。計算極弧系數即為極弧計算長度與極距之比：
由于磁極形狀和磁路結杓的不同，影響電機氣隙磁場的波形和計算極弧系數的因素也各不相同。對于永磁電機，其計算極弧系數主要取決于計算極弧、氣隙長度與極距的比值。
3計算與分析結果
3.1 氣隙系數的計算與分析結果
3.1.1 氣隙系數kδ與氣隙長度δ的關系
不同磁極形狀的氣隙系數kδ與氣隙長度δ的關系，經計算得到的曲線見圖3、圖4和圖5。
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