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在談到永磁同步電機的時候,經常會講到兩個概念:凸極電機與隱極電機。有一些樸素的觀點是這麼說:“轉子幾何形狀是凸出來的就是凸極電機,轉子形狀切面是個正圓形的就是隱極電機;永磁材料隱藏在轉子內部的就是隱極電機,永磁材料凸出來在轉子外面的就是凸極電機”,真的是這樣的嗎?

恰恰相反,這個所謂的隱與凸指的是電機交軸電感Lq與直軸電感Ld的大小關係,二者相等則爲隱極,二者不等則爲凸極。至於爲甚這麼叫,其淵源如何,筆者查了許久英文文獻,未得其解,只能作罷,如有朋友知悉,還望不吝賜教,萬分感謝。

既然這個隱與凸是與電感相關,那麼第二個問題來了:

電感的定義見下,是閉合線圈迴路的一種特性,指的是定子線圈,與轉子上的磁極排列方式毛關係啊?都是幾塊磁鐵放在那,怎麼就能影響定子線圈的電感呢?

額,它們還真有點關係,而且遠遠大於五毛錢的。至於爲何,就聽筆者一一道來。

上面公式對電感的定義中,之所以能夠產生感應電動勢,是因爲電生了磁,變化的磁場反作用到線圈再產生感應電動勢。而線圈周圍的磁場強度則與線圈周圍空間材料的磁導率相關。

這個概念理清楚以後,我們在來看另外一個概念,就是磁導率,磁導率反應的是一個材料的導磁性能,通過下表可見,其實大量使用的稀土永磁材料,雖然有很大的磁能積和矯頑力,其磁導率與空氣比較接近而不是與鐵磁材料接近。

類比電場:稀土永磁材料就像一個內阻很大的電源(恆流源);鐵磁材料就像導電性能良好的導線(銅)。

有了以上兩點,再來看圖一就不難理解了,左邊那張圖是表貼式的永磁同步電機,因爲永磁體的磁導率跟空氣基本一樣,那麼無論在直軸還是在交軸,其磁路閉合路徑上的磁導都是一樣的,Ld=Lq,所以是一個隱極電機。而右邊那張圖,在d軸方向,永磁體佔掉了鐵芯的空間,鐵材料的含量比Q軸要少,從而Ld

從永磁同步電機的電磁轉矩方程:

在弱磁轉速以前:

隱極式(表貼式)永磁同步電機,適合採取Ld=0的控制方式

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