文档介绍：6. 013 第13讲:
磁阻电动机和永磁电动机;光子力
A. 概述
磁阻电动机通常包含软铁转子,它被拉转向被磁化的极。通过同步切换极和转
子的励磁,转子可持续运动。将总的系统能量根据转子的不同位置进行分区分,即
2
可得出作用于转子上的力。磁场能量存储在系统的电感线圈L中: wLm = I/2,如
果能将L表示成转子角度θ的函数 L(θ),就可以简化计算。磁连通的简单表达式
λ=NBda=LI可以将磁通密度 B 和L联系起来,其中N是面积为A的定子上励磁
∫ A
线圈的匝数;定子和转子极中的通量大致相等。
2−2
永磁铁以大约 Bgap /2µ0[Nm ]的力密度贴近高导磁材料表面,其中 Bgap 是气隙
中的磁通密度。在永磁铁发动机或发电机中,永磁铁还提供了磁场,用于产生作用
于电流上的力。
电磁波可对物体产生压力,这些物体能部分或全部的吸收光子或者发生全反射。
通过洛仑兹力法则或通过计算波中光子动量的变化可计算出此力。光子动量是:
∧∧
p = zhf /[c Nms−1],其中 z 是波传播方向上的单位向量。作用于物体上的力是
f =−nd(/p dt),n 为每秒钟的入射光子数,dp/ dt是每个光子由物体引起的动量变
化。

B. 磁阻电动机
要找到图 13-1 中磁阻电动机转子的转矩,就要先找到磁场。高导磁率的定子限
定了由 N 匝线圈产生的磁场,并将它引导向极面,定子与转子间的细小气缝 b 在那
里产生了一个“阻力最小通道”。 B 必须连续的穿越两个气隙,因为∇
B =0 ,所以
,且。
BBstator ≅≅gap Brotor HH≅(/µµ0 )gap
Hgap
接下来,我们将 NI 和磁场联系起来。∇×H=J的完整形式就变为:
Jda= Hds,因此(1)
∫A
∫c

NI =+()H gap H stator d s ≅2bH (2)
∫ c
gap
这就得出了
HNgap ≅ I/2b (3)
独立的气隙交叉部分(应保证它不接近于零,以使非气隙磁场泄漏成为整个磁
通的重要部分)。
L13 1 10/9/02
图 13-1. 磁阻电动机

将气隙中的磁能量根据转子的不同位置进行区分,可能会对计算转子转矩产生
了一定的困惑。两个气隙间的总能量等于两气隙体积乘以气隙间的磁能密度,或者
表示为:
2 −3
wbgap ≅ 2RθµD0 Hgap /2[Jm] (4)
其中气隙面积为 Rθ D ,R 是转子半径,θ是转子和定子的重叠角度(弧度),D
是气隙的深度。但是,如果我们用通常的计算公式来计算转矩 T:
2
Tw=−∂ gap / ∂θ=−bRDµ0 Hgap (5)
结果的符号就是错的!事实上,转矩的作用是在定子极间拉动转子,因此它的
符号应为正,而不是像式(5)中为负。之所以产生错误,是因为整个的系统能量表
达式中没有包含流经绕阻的驱动电流 I。
虽然将转子转动时的电源能量(∫Vi(t)dt )变化也包含其中,就能正确的得到力的
数值,但稍微改变问题的定义就会使其简化很多:我们将输入线圈