永磁同步電動機之永磁直流電動機的電樞反應

一、負載時氣隙中的磁動勢和磁場

永磁直流電動機負載時，有兩個磁動勢作用在氣隙上，一個是永磁磁極產(chǎn)生的磁動勢（在定子側），一個是電樞繞組產(chǎn)生的磁動勢（在轉子側）。永磁磁動勢的軸線在直軸上，由于邊緣磁通的影響，永磁磁動勢產(chǎn)生的磁密分布B 。（x）如圖6一14所示。當電刷位于交軸時，電樞磁動勢凡（x）近似為三角波，軸線在交軸上，所產(chǎn)生的磁密波形取決于磁極結構。當永磁磁極上有軟鐵極靴時，所產(chǎn)生的氣隙磁密波形與普通直流電動機相同，為馬鞍形；當永磁磁極直接面對空氣隙時，由于永磁體的磁導率與空氣接近，所產(chǎn)生的磁密Bq ( x）也近似為三角波。當磁路不飽和時，負載合成磁場B 。（x )為Bq ( x）和B 。（x）之和。可以看出，電樞磁動勢使一半極面下的磁通增強，而使另一半極面下的磁通削弱，每極磁通不變。當磁路飽和時，一半極面下所增加的磁通要比另一半極面下減少的磁通略少，每極磁通略有減小，最大去磁發(fā)生在后極尖。當無極靴時，若設計不當，容易使永磁體產(chǎn)生不可逆退磁，需要進行最大去磁工作點的校核。當磁極有軟鐵極靴且足夠厚時，交軸電樞反應磁通經(jīng)極靴閉合，對永磁體基本上無影響，只對氣隙磁場有影響。對無極靴的永磁直流電動機而言，電樞反應磁場要經(jīng)過磁導率接近空氣的永磁體，對氣隙磁場的去磁效應并不大，而且準確計算很困難，通常不予考慮。

二、交軸電樞反應和直軸電樞反應

電樞繞組通電時所產(chǎn)生的磁動勢對永磁磁場的影響，稱為電樞反應。當電刷位于幾何中性線上時，電樞反應磁場的軸線與永磁磁場的軸線正交，這樣的電樞反應稱為交軸電樞反應。每極下的電樞反應磁動勢為。有時為改善換向，電刷從幾何中性線逆旋轉方向偏移一個角度月，電樞電流的分布隨之改變，從而使電樞磁場的軸線也隨電刷移動。此時的電樞反應可看作兩個磁動勢的疊加，如圖6一15所示，一個是2月角度范圍內(nèi)的導體所產(chǎn)生的磁動勢，軸線在直軸上，稱為直軸電樞反應，其作用方向與永磁磁場相反，使主磁通減小，呈現(xiàn)去磁作用，其最大值為。

在永磁直流電動機中，為使電樞反應起助磁作用以使電機有一定的復勵特性，有時順旋轉方向移動電刷。當然這會使換向變差。

三、電樞反應對電機運行的影響

電樞反應對電機運行的影響如下：

( 1）電樞反應的去磁作用使每極磁通略有減小。

( 2）電樞反應使極面下的磁密分布不均勻，從而各換向片間的電動勢分布也不均勻。當片間電動勢過高時，可能會使換向片間的絕緣產(chǎn)生表面放電，產(chǎn)生電位差火花。在嚴重的情況下，電刷下由于換向引起的換向火花與電位差火花匯合在一起，在正負電刷之間形成環(huán)火，導致電樞燒毀。

( 3）氣隙磁場發(fā)生畸變，幾何中性線處的磁密不為零，影響換向。

四、電樞反應最大去磁時永磁體工作點的校核

如前所述，若電樞電流很大，容易使永磁直流電動機后極尖的永磁體發(fā)生不可逆退磁，需要校核出現(xiàn)最大電流時后極尖永磁體的工作點，確保其在退磁曲線拐點以上。首先需要計算可能出現(xiàn)的最大電流。在永磁直流電動機中，最大電流與電機的運行狀態(tài)有關。當電動機滿壓起動時，在轉速為零的瞬間，感應電動勢也為零，此時的電流為起動電流，也稱為堵轉電流，為。