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第三章 永磁电机的磁路设计与计算 第一节 磁场与磁路 在电机中，磁场是实现机电能量转换的媒介，由电流或永磁体产生，以场的形式存在。在电机设计中， 为简化分析，往往将磁场简化为磁路。下面简单叙述与磁场、磁路有关的一些基本概念。 1 磁感应强度、磁场强度、磁导率 磁场是由电流 （运动电荷）或永磁体在其周围空间产生的一种特殊形态的物质，用磁感应强度和磁场 强度来表征其大小和方向。 磁感应强度定义为通以单位电流的单位长度导体在磁场中所受的力，是一个矢量，用B 表示，其单位 为特斯拉(T)。磁场强度也是一个矢量，用H 表示，单位为A/m ，与磁感应强度之间满足 B ＝µH （3-1 ） 式中µ 为磁导率，随磁场所在点的媒质性质的变化而变化，单位为 H/m 。非铁磁材料的磁导率可认为与真 空的磁导率µ 0 相同。铁磁材料的磁导率变化范围很大，通常采用相对磁导率µr 表示，µr 为铁磁材料的磁导 率与真空磁导率的比值。 3 5 16 电机中常用导磁材料的相对磁导率通常为10 ~10 ，而导体和非导体的导电率之比可达10 ，因此电流 沿导体流动，而磁场不只在导磁材料中存在，在非铁磁材料中也存在。 2 磁通、磁压、磁动势 磁通是通过磁场中某一面积s 的磁力线数，用符号Φ表示，单位为Wb ，定义为 Φ = ∫Bds （3-2 ） s 由于磁力线是闭合的，对于一个闭合曲面，进入该闭合曲面的磁力线数应等于流出该闭合曲面的磁力 线数，即通过该闭合曲面的磁通量为零，称为磁通连续性定理。 磁场强度沿一路径的积分等于该路径上的磁压，用符号U 表示，单位为A 。磁场强度沿一条闭合路径 的积分等于该路径所包含的电流数，即 k ∫Hdl = ∑I k （3-3 ） l 1 称为安培环路定律。由于磁场为电流所激发，上式中回路所环绕的电流称为磁动势，用F 表示，单位为A 。 3 磁路参数 在电机设计中，为简化计算，通常把电机的各部分磁场简化为相应的磁路。磁路的划分原则是：（1） 每段磁路为同一材料，（2 ）磁路的截面积大体相同，（3 ）流过该磁路各截面的磁通相同。 电机等效磁路的基本组成部分为磁动势源、导磁体和空气隙，磁动势源为永磁体或通电线圈。图 3-1 为一圆柱形的磁路，其截面积为S ，长度为L ，假设磁通都经过该圆柱体的所有截面且在其截面上均匀分 布，则该段磁路上的磁通和磁压分别为