永久磁铁设计实现先进汽车缓速器理论与试验

在设计永磁缓速器时，为了充分利用永磁体材料，缩小永磁体和整个缓速器的尺寸，应力求用最小的永磁体体积并在气隙中建立具有磁能的磁场。为使分析简明起见，先从退磁曲线为直线的永磁材料着手分析。设永磁体所提供的磁通为Φ_D，磁动势为F_D，则磁能为

由此得到永磁体体积V_m为

由式（6-16）可以看出，在Φ_DF_D不变的情况下，永磁体体积与其工作点的磁能积（BH）呈反比。因此，应使永磁体工作点位于回复线上有最大磁能积的点。然而在永磁缓速器中存在有漏磁通，实际参与机电能量转换的是气隙磁场中的有效磁能，并不是永磁体的总磁能。因此，永磁体的最佳工作点应该选在有效磁能最大的点。

永磁体的尺寸参数主要包括永磁体的轴向长度L_m、磁化方向高度h_m和宽度b_m。永磁体的轴向长度一般取与缓速器定子轴向长度相等或稍小于定子轴向长度，因此实际上只有两个永磁体尺寸参数（即h_m和b_m）需要设计。设计时应考虑下列因素：

1）h_m不能过小。这主要是从两方面考虑：一是h_m太小将导致永磁体废品率上升，永磁体成本提高，且不易运输；二是永磁体太薄将使其易退磁。

2）h_m不能过大。一是稀土永磁目前价格比较贵；二是永磁体本身磁阻很大，h_m大到一定程度后，气隙磁通密度会达到饱和不再增大。(www.xing528.com)

3）设计h_m应使永磁体工作于最佳工作点。因为缓速器中永磁体的工作点很大程度上取决于永磁体的磁化方向长度h_m。

4）b_m决定了永磁体能够提供的磁通面积，应根据缓速器磁路的磁负荷，来选择b_m的大小。

图6-19 气隙磁通与永磁体高度的关系曲线

永磁体磁化方向高度h_m与气隙δ的大小有关，由于永磁体是缓速器的磁动势源，因此永磁体磁化方向高度h_m的选取首先应从电机的磁动势平衡关系出发，预估一初值，再根据具体的电磁性能计算进行修正。通过求解磁路方程，获得气隙磁通与永磁体高度的关系为

代入各参数得到的函数，利用Matlab可以绘出该函数图形，见图6-19。可见永磁体高度达到一定值后，气隙磁通达到饱和不再增加，该值即为永磁体高度最大值。