電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)磁場分布速覽

電機(jī)在運(yùn)行過程中，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的磁場分布，既復(fù)雜，也清晰。

首先，我們一起瀏覽和分析電機(jī)內(nèi)的一個極距產(chǎn)生（永磁體產(chǎn)生）的磁場概況。

如下圖所示，是一個長定子矩形開槽圓筒型永磁直線電機(jī)的軸對稱剖面結(jié)構(gòu)示意圖。注：不要驚奇，直線電機(jī)與旋轉(zhuǎn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)雖不同，但運(yùn)行原理相同。

該結(jié)構(gòu)直線電機(jī)的氣隙磁場分布，如下圖所示。

經(jīng)過一系列的數(shù)學(xué)建模和解析計算，氣隙磁場的分布圖，如下圖所示。假如對于電機(jī)氣隙磁場分布十分感興趣，請留言，本人詳細(xì)地告訴你關(guān)于氣隙磁場分布的數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)過程。

如下圖所示，是分別采用解析法和有限元法，計算所得定子鐵芯無槽情況下的一個極距氣隙磁場分布。其中，永磁體厚度10mm，永磁體長度50mm，氣隙寬度5mm，極距69mm。與有限元法的計算結(jié)果相比較，解析法的計算結(jié)果是較為準(zhǔn)確的，這為定子鐵芯矩形開槽情況下的氣隙磁場分布解析計算，奠定了基礎(chǔ)。

哈哈，假如考慮電機(jī)內(nèi)齒槽對于氣隙磁場的影響，那將會是更加復(fù)雜，上圖所示是氣隙磁場曲線，將不會那么平滑了……。

其次，我們一起來速覽一下電機(jī)內(nèi)的主磁通和漏磁通。隙漏磁通有兩種（如下圖所示），分別是相鄰永磁體之間的氣隙漏磁通，永磁體與動子鐵芯之間的氣隙漏磁通。氣隙漏磁通影響到永磁材料的利用率。事實上，永磁體與動子鐵芯之間的氣隙漏磁通對于永磁電機(jī)氣隙漏磁通的計算和分析，也十分重要。

可以通過解析法和有限元法，計算電機(jī)內(nèi)漏磁通和主磁通的占比。如下圖(a)所示，當(dāng)永磁體的中心線與定子鐵芯的齒中心線對齊時，氣隙漏磁系數(shù)最大；如下圖(b)所示，當(dāng)相鄰永磁體之間的中心線與定子鐵芯的槽中心線對齊時，氣隙漏磁系數(shù)最小。顯然，有限元計算所得的平均氣隙漏磁系數(shù)更接近真實值。

下表是氣隙漏磁系數(shù)的解析法和有限元法計算結(jié)果。二者相互比較的結(jié)果表明，解析法和有限元法的最大計算誤差是6.8%，證明了解析法用于計算圓筒型永磁直線發(fā)電機(jī)磁場非飽和情況下的氣隙漏磁系數(shù)，是較為準(zhǔn)確的、可行的。

對于電機(jī)初學(xué)者來講，速覽電機(jī)內(nèi)電磁場分布即可，無須追根溯源，因為需要大量的數(shù)學(xué)知識和軟件知識做支撐。