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磁路设计的基本概念第一章磁路电机是一种机电能量转换装置，变压器是一种电能传递装置,它们的工作原理都以电磁感应原理为基础，且以电场或磁场作为其耦合场。
在通常情况下，由于磁场在空气中的储能密度比电场大很多，所以绝大多数电机均以磁场作为耦合扬。
磁场的强弱和分布，不仅关系到电机的性能，而且还将决定电机的体积和重量；所以磁场的分析扣计箅，对于认识电机是十分重要的。
由于电机的结构比校复杂，加上铁磁材料的非线性性质，很难用麦克斯韦方程直接解析求解；因此在实际工作中．常把磁场问题简化成磁路问题来处理。
从工程观点来说，准确度已经足够。
本章先说明磁路的基本定律，然后介绍常用铁磁材料及其性能，最后说明磁路的计算方法。
1-1 磁路的基本定律一、磁路的概念磁通所通过的路径称为磁路。
图1—1表示两种常见的磁路，其中图a为变压器的磁路，图b为两极直流电机的磁路。
在电机和变压器里，常把线圈套装在铁心上。
当线圈内通有电流时、在线圈周围的空间(包括铁心内、外)就会形成磁场。
由于铁心的导磁性能比空气要好得多，所以绝大部分磁通将在铁心内通过，并在能量传递或转换过程中起耦合场的作用，这部分磁通称为主磁通。
围绕裁流线圈、部分铁心和铁心周围的空间，还存在少量分散的磁通，这部分磁通称为漏磁通。
主磁通和漏磁通所通过的路径分别构成主磁路和漏磁路，图1—l中示意地表出了这两种磁路。
用以激励磁路中磁通的载流线圈称为励磁线圈(或称励磁绕组)，励磁线圈中的电流称为励磁电流(或激磁电流)。
若励磁电流为直流，磁路中的磁通是恒定的，不随时间而变化，这种磁路称为直流磁路；直流电机的磁路就属于这一类。
若励磁电流为交流(为把交、直流激励区分开，本书中对文流情况以后称为激磁电流)，磁路中的磁通随时间交变变化，这种磁路称为交流磁路；交流铁心线圈、变压器和感应电机的磁路都属于这一类。
二、磁路的基本定律进行磁路分析和计算时，往往要用到以下几条定律。
安培环路定律沿着任何一条闭合回线L，磁场强度H的线积分值恰好等于该闭合回线所包围的总电流值∑i，(代数和)．这就是安培环路定律(图l—2)。
永磁同步电机设计流程永磁同步电机是一种应用广泛的电机类型，具有高效率、高功率因数和高控制精度等优点，因此在许多领域得到了广泛的应用。
设计一台高性能的永磁同步电机需要经过一系列的流程，本文将详细介绍永磁同步电机的设计流程。
一、需求分析在设计永磁同步电机之前，首先需要明确电机的使用需求。
包括电机的功率需求、转速范围、工作环境条件等。
通过对需求的分析，可以为后续的设计提供指导。
二、磁路设计磁路设计是永磁同步电机设计的关键步骤之一。
磁路设计的目标是确定合适的磁路结构和尺寸，以实现预期的性能指标。
在磁路设计中，需要考虑永磁体的选用、磁路的饱和效应、磁路的损耗等因素。
三、电磁设计电磁设计是永磁同步电机设计的另一个重要步骤。
电磁设计的目标是确定合适的绕组结构和参数，以实现预期的性能指标。
在电磁设计中，需要考虑绕组的匝数、线径、绕组方式等因素，以及永磁体和绕组之间的磁场分布和相互作用。
四、机械设计机械设计是永磁同步电机设计的另一个关键步骤。
机械设计的目标是确定合适的机械结构和尺寸，以满足电机的运行要求。
在机械设计中，需要考虑电机的轴承结构、散热结构、防护结构等因素，以及电机的安装方式和连接方式。
五、控制系统设计控制系统设计是永磁同步电机设计的最后一步。
控制系统设计的目标是确定合适的控制策略和参数，以实现电机的稳定运行和精确控制。
在控制系统设计中，需要考虑电机的闭环控制方式、控制器的选择和参数调节等因素，以及电机与其他设备的通讯和配合。
六、样机制造与测试在完成永磁同步电机的设计之后，需要进行样机制造和测试。
样机制造的目标是按照设计要求制造出一台符合性能指标的永磁同步电机。
样机测试的目标是验证电机的性能和功能是否满足设计要求。
通过样机制造和测试，可以进一步改进和优化设计。
七、生产与应用在样机测试通过之后，可以进行电机的批量生产和应用。
在生产过程中，需要注意生产工艺和质量控制，以确保电机的一致性和可靠性。
在应用过程中，需要根据具体的使用场景和需求，对电机进行调试和优化，以实现最佳的性能和效果。
永磁同步电机的电磁设计方案文章标题：永磁同步电机的电磁设计方案引言：永磁同步电机是一种高效、节能的电机类型，它在各个领域得到广泛应用。
然而，要实现其高性能运行，关键在于电磁设计方案的优化。
本文将深入探讨永磁同步电机的电磁设计方案，包括关键问题、优化方法以及对该方案的观点和理解。
1. 关键问题在开展永磁同步电机电磁设计方案时，我们需要关注以下几个关键问题：1.1 磁路设计：磁路设计是保证永磁同步电机高效运行的关键。
我们将探讨如何选择合适的磁路材料、确定合适的磁路形状以及如何降低磁路损耗。
1.2 磁场分析：准确地分析磁场分布对于制定合理的电磁设计方案至关重要。
我们将介绍如何利用有限元分析方法来分析磁场，并优化磁场分布。
1.3 磁极形状设计：磁极形状对永磁同步电机性能有直接影响。
我们将探讨如何选择合适的磁极形状以及优化磁极形状的方法。
1.4 槽形设计：电机的槽形对于永磁同步电机的功率密度和转矩产生影响。
我们将介绍如何选择合适的槽形，并优化槽形设计。
2. 优化方法基于上述关键问题，我们提出以下优化方法来改进永磁同步电机的电磁设计方案：2.1 遗传算法优化：通过遗传算法可以搜索磁路材料、磁极形状和槽形等方面的最佳解决方案。
我们将介绍如何利用遗传算法来优化永磁同步电机的电磁设计方案。
2.2 多目标优化：兼顾多个性能指标（如效率、功率密度和响应时间等）可以得到更全面和灵活的电磁设计方案。
我们将探讨如何使用多目标优化方法来提高永磁同步电机的性能。
2.3 实验验证：在优化过程中，实验验证是必不可少的一步。
我们将介绍如何设计实验并验证优化后的电磁设计方案的有效性。
3. 观点和理解从我个人的观点和理解来看，永磁同步电机的电磁设计方案是实现其高性能运行的关键。
通过对磁路设计、磁场分析、磁极形状设计和槽形设计等关键问题的深入研究和优化，能够有效提升永磁同步电机的效率和功率密度。
遗传算法优化和多目标优化方法能够为电磁设计方案的改进提供有力的支持。
1.2 磁路设计基本公式Kf*Bg*Sg = Bd*Sm (1) Kr*Hg*Lg = Hd*Lm (2) 相关说明如下:Bg: 工作气隙中的磁感应密度Bd: 磁体内部的磁感应密度Sg: 工作气隙截面积Sm: 磁体截面积Kf: 漏磁系数(总磁通与工作气隙磁通之比)Hg: 工作气隙中的磁场强度Hd: 磁体内部的磁场强度Lg: 工作气隙宽度Lm: 磁体高度Kr: 漏磁阻系数(总磁阻与工作气隙磁阻之比)这里所有单位均采用国际单位制,即千克、米、秒制。
1.3 一些参数的选取与设定对于内磁结构的磁路:Kr = 1.1~1.5K f = 1.8~2.5导磁板厚度:Tp = 5*Lg导磁板直径:Dp = 4.1*Tp对于外磁结构的磁路:Kr = 1.1~1.5Kf = 2.0~4.0华司厚度:Tp = 5*Lg中柱外径:Dp = 4.3*Tp华司外径 = 磁体外径-磁体厚度/2Sg =π*(Dp+Lg)*Tp* Hg (3) Bg =μoμo = 4π*10-7 H/m为真空磁导率.根据磁体材料退磁曲线和最大磁能积曲线,可以确定最佳工作点的Bd和Hd 值,在此工作点,磁体体积最小(给定Bg值时),工作气隙中的磁感应密度最大(给定磁体尺寸时)。
*Sm*Lm*Bd*Hd)/(Kr*Kf*Sg*Lg) (4) Bg2 = (μo1.4 磁路设计的验证选择了一种磁路结构后，验证很方便，只需将磁路充磁，测量其工作气隙中的磁感应密度Bg就行。
磁感应密度Bg的测量方法有两种:一是用带超薄霍尔探头的特斯拉计(高斯计)直接测量；二是用带标准线圈的韦伯表(磁通表)测量磁通φ,然后换算成磁感应密度, Bg =φ/S,这里的S为标准线圈在磁场中切割磁力线的有效面积。
回到楼主的问题，对于超重低音，个人以为倒相，闭箱，带通都未尝可，三种设计个有优缺点，闭箱设计简单，瞬态特性毋庸置疑，但遗憾的是相对而言截止频率较高，如结合电路EQ应该是个不错的选择，同样使用闭箱设计的超重低音通常扬声器单体口径也比较大；倒相的优点在于很好的利用反向辐射的声波，原则上对扬声器的口径没有太高的要求，但是考虑到倒相箱的位移响应特性，小口径扬声器在做倒相式超重低音时最好在电路部分能加上低切处理，同时要注意选择倒相管的口径，避免高速的气流噪声。
浅谈永磁电机的设计要点永磁电机是一种利用永磁体产生磁场来驱动电机转动的设备。
它具有体积小、效率高、响应速度快等优点，在现代工业中得到广泛应用。
永磁电机的设计要点是指在设计永磁电机的过程中需要考虑的一些关键因素，包括电机结构、永磁材料、磁路设计、绕组设计等方面。
本文将从这些方面来浅谈永磁电机的设计要点。
一、电机结构设计永磁电机的结构设计是永磁电机设计的首要考虑因素之一。
首先需要确定电机的类型，包括直流永磁电机、交流永磁同步电机、交流永磁异步电机等。
不同类型的电机具有不同的结构特点和工作原理，需要根据具体的使用需求来选择。
其次是确定电机的功率和转速范围，这将直接影响电机的尺寸和重量。
最后是确定电机的散热方式和防护等级，这些因素都将影响电机的可靠性和使用寿命。
二、永磁材料选择永磁电机的性能主要取决于永磁材料的选择。
常用的永磁材料有钕铁硼、钴磁铁、铁氧体等。
钕铁硼磁体具有优良的磁性能，适用于高性能永磁电机的设计，但价格较高；钴磁铁磁体具有良好的抗高温性能，适用于高温环境下的永磁电机；铁氧体磁体价格低廉，适用于一般性能要求的永磁电机。
在选择永磁材料时，需要综合考虑其磁性能、成本、温度特性等因素。
三、磁路设计磁路设计是永磁电机设计的关键环节之一。
良好的磁路设计能够提高电机的磁路传导能力，减小磁阻，提高电机的工作效率。
在磁路设计中需要考虑的因素包括磁路长度、磁路横截面积、气隙磁密等。
为了最大限度地提高磁路的传导性能，需要采用合理的磁路形状和加强磁路的连接，提高磁路的填充因子。
四、绕组设计绕组设计是永磁电机设计的另一个重要方面。
绕组设计直接影响电机的电磁性能和功率密度。
在绕组设计中需要考虑的因素包括电机的转子类型、绕组方式、导体材料和截面积等。
合理的绕组设计能够提高电机的工作效率和输出功率，减小电机的损耗和温升。
五、控制系统设计控制系统设计是永磁电机设计的重要组成部分。
永磁电机的控制系统主要包括电流控制系统和转速控制系统。
永磁电机磁路设计与分析近年来，无论是学术界或产业界，都积极致力与发展永磁电机，并已成功地应用于各种科技产品上，例如航空、机械、机器人及精密纺织等等。
永磁电机使用高性能的永久磁石，例如钐钴、钕铁硼等稀土类磁石为激磁场，从而免去了如线绕式激磁场的铜耗，同时可省去使用碳刷、滑环等附件，缩小了体积，以达到高效率、高功率因数及小型化的需求，永磁电机已经逐步取代传统绕线式激磁磁场电机，并且有抢占部分异步电机市场特别是变频调速电机市场的趋势。
永磁电机依其产生的反电势波形可区分为两大类，方波式及弦波式。
而从转子结构上看，大致可分为三种，表面附著型、半嵌型、埋入型，在这三种型式中，表面附著型不但可以用于方波式，也可用于弦波式。
这里我们简要分析一下永磁电机磁路的设计理念。
并说明如何结合有限元素法作电磁场分析。
任何一种永磁电机的设计，都不是一件简单的工作，他必须具备电磁、机械、热传、电子、声学及材料等方面的知识。
传统上，设计者先依据经验作初步的设计，再经过一连串的修正及重复的设计，直到符合规格为止，本文仅以磁路的观点，提出设计的原则。
一般设计步骤大致包括以下几个项目；1.尺寸规格的设定电机设计者在设计电机之前，必须了解电机的使用场合，负载特性以及尺寸规格，一般永磁电机的主要尺寸是指电机定子内径、定子铁心的长度和永磁体的体积，电机的主要尺寸决定了电机的大小，电机的质量及材料费用，负载特性包括额定输出功率、外施电压及额定转速等等参数。
2.电机转子型态分为内转式、外转式以及径向或轴向气隙构造，内转子旋转产生的惯量较小，通常使用在侍服控制，反之外转式旋转惯量较大适合直接驱动的场合，另外电机依转子结构可以分为表面附著型、内藏型以及嵌入型，然而经常使用的有附著型和内藏型，其中内藏型永磁电机是将永磁体埋入转子内，因此结构坚固，可承受高转速所产生的离心力，所以经常被应用在高速的场合，另外表面型永磁电机应用于低速到中速的范围之间具有固定的转速特性，并且也可以维持高效率的性能。
磁场计算与磁路设计磁场是以磁铁或电流为源产生的物理现象。
在工程设计中，磁场计算和磁路设计扮演重要角色，尤其在电机、传感器和磁力学相关领域。
磁场计算与磁路设计的目的是研究和优化磁场的分布和性能，确保设备的效率和稳定性。
磁场计算的方法主要分为解析方法和数值计算方法。
解析方法通常用于简化的几何模型和边界条件，其中最常用的方法是安培环路法和毕奥-萨法尔定律。
数值计算方法则通过离散化模型并应用有限元分析等工具来求解问题。
无论是解析方法还是数值计算方法，磁场计算的目的都是确定磁场的强度和分布，从而为磁路设计提供准确的输入。
磁路设计是建立在磁场计算的基础之上的。
它考虑了磁路上的磁阻、导磁材料和各种磁场源之间的相互作用。
磁路设计的目标是通过优化磁路结构来达到特定的要求，比如提高电机的转矩和效率，减小传感器的尺寸和功耗。
在磁路设计过程中，需要考虑以下几个方面：1. 磁路结构：根据具体的设备和应用需求，选择合适的磁路结构。
常见的结构包括飞轮、反铁心和磁环等。
磁路结构会影响磁场分布和漏磁损耗，因此需要根据具体问题进行设计和优化。
2. 导磁材料：导磁材料在磁路设计中起着重要的作用。
不同的导磁材料具有不同的磁导率和磁饱和特性，这些特性会影响磁场的传导和集中程度。
因此，在磁路设计中需要选择合适的导磁材料，并考虑其性能和成本等因素。
3. 磁场源：磁场源包括磁铁或线圈等产生磁场的设备。
在磁路设计中，需要确定磁场源的位置、形状和大小，以及其产生的磁场强度。
通过合理选择和配置磁场源，可以达到所需的磁场分布和性能要求。
4. 损耗和效率：在磁路设计中，需要考虑磁铁的能量损耗和设备的效率。
磁铁材料的磁滞损耗和涡流损耗会导致能量损耗，降低设备的效率。
因此，需要合理选择磁铁材料和减小能量损耗，从而提高设备的效率。
磁场计算和磁路设计在不同领域的应用广泛。
在电机设计中，磁场计算和磁路设计可以改善电机的转矩和效率，提高其性能。
在传感器设计中，磁场计算和磁路设计可以减小传感器的尺寸和功耗，提高其灵敏度和稳定性。
铁氧体磁体使用注意事项：
（1）由于铁氧体磁体的单磁磁晶各向异性常数K，在0摄氏度下要显著降低。
（2）铁氧体剩磁温度系数是负的，温度升高剩磁下降。
而矫顽力温度系数是正的，温度升高，矫顽力增加。
（3）铁氧体剩磁虽然低，但矫顽力却高。
只要精心设计，磁隙磁通密度亦可达1T以上，体积亦可设计较小。
（4）要把握测试，确保实际使用的磁体同设计选用的磁体一致。
钕铁硼磁体使用时应注意以下事项
（1）钕铁硼磁体一般选用内磁式磁路。
虽然钕铁硼磁体磁能积甚高，但磁隙中磁通密度并不容易达到高值。
（2）钕铁硼磁体矫顽力高，适宜制成薄片。
（3）钕铁硼磁体易碎、生锈。
（4）钕铁硼磁体充磁要使用专门设备，退磁困难。
钕铁硼磁体价廉而物美，美中不足的是居里点低，只有319摄氏度，
稀土地钴磁体有两类：一类习惯称之为2：17材料，通式为R2C O17，R表示稀土材料
稀土钴磁体的优点是居里点高，可达850摄氏度。
铁氧体磁路是由导磁上板、导磁板柱和磁体组成。
利用铁氧体的磁性，而用低碳钢制成的导磁上板、导磁板柱形成导磁通道，在磁隙中形成一个均匀的强磁场，进而推动载流音圈振动。
磁力线能穿透一切（超导体除外）物质，无往而不在，只是导磁板磁阻较低，磁力线穿过较多，由于人们对电路熟悉，因此引用一个磁路概念，借用电路的分析手段来分析磁路。
但是电路、磁路还是有相当的不同。
比如：电路中电流是循规蹈矩，否则就是事故；而磁路约束力就小得多，磁力线四处散逸。
导磁上板（华司），通常由低碳钢制成。
低碳钢即含碳量较低的钢材，在扬声器导磁极最常用的是45号钢。
它的成分中C为0.42%~0.50%，抗拉强度600MPA，屈服强度355MPA，伸长率16%
当磁隙中为高磁通密度时，导磁板可采用电工纯铁，其含碳量更低。
对于普通磁路，长期困扰的一个问题，就是磁通密度分布不均匀，也就是在磁隙内磁通密度是均匀的；在磁隙外，由于磁阻增加，磁通密度下降，由于磁路形状不对称，导磁板上、下两边下降速度不同。
由JBL公司最早推出的T形磁路，由于在磁隙中产生均匀磁场而受到重视。
普通磁路的磁通，在磁隙上下公布是不均匀、不对称的。
将导磁柱形状改一下，做成T形，在磁隙中的磁通分布上下是均匀的、对称的。
这就进一步减小了扬声器的失真。
由形定名，这种磁路被形象称之为T形磁路，或称对称磁路（SFG）。
降低磁路的失真
这种失真在以下两种情况下发生：
1．在低频大振幅时，音圈在磁隙中往复振动，相对位置快速、大幅变化，使磁性材料平均磁导率发生变化，影响音圈电感，导致阴抗变化，电流也相应变化而
产生失真。
2．由于磁路的磁体本身磁导率引起的失真，磁体本身具有磁滞回线的磁路结构，
对于扬声器来说，磁体莆成一个较大的类似偏压的直流磁场，而音频电流引起的磁场变化虽然不是很大，但这种交流磁场变化会形成一个小的磁滞回线，结果使音频电流失真。
减少失真的措施
扬声器磁路中的空气隙宽度也要适当。
因为空气的磁阻相当大，磁通的泄漏也是相当严重的，要使磁路中导磁体饱和需要相当大的磁化力、相当大的磁体。
短路环材料有铜或铝。
位置有套在导磁柱上、磁体内径，导磁上板内径、导磁柱根部。
短路环起到音圈次级线圈作用，由于短路的作用，使音圈电感接近于零。
短路环使磁性材料非线性电感量减少，导致失真减少，导磁柱短路主要对减速犀利三次谐波失真有效，磁体内径短路环主要对减少二次谐波失真有效。
磁屏蔽的含义：磁路与电路有一些共同点，但也有一个很大的不同之处。
漏电不是经
常发生的，而漏磁却是无处不在，因此就有一个磁屏蔽问题。
所谓磁屏蔽是指用磁导率很大的软磁材料做的罩，罩能隔离外界磁场。
外罩与空腔的空气可以看成是并联磁路，由于外罩的磁阻比空腔的磁阻小得多，所以外界磁场通量绝大部分从外罩壁通过，进入腔内有磁通量很小，这就达到磁屏蔽的目的，磁屏蔽的效果取决于：材料的磁导率；材料的厚度，屏蔽的层数。
实际磁屏蔽有两面三刀个方面的含义，一是对不允许磁场干扰的部分屏蔽，二是减少磁体对外界的干扰。
双磁体磁路的结构：
1．辅助磁体可使磁隙中磁通密度增加10%~20%；
2．辅助磁体在开路状态下充磁，所以希望其矫顽力高；
3．导磁碗提供一磁阻小的回路，使漏磁减小，这对磁体外部而言，具有良好的屏蔽作用；4．双磁路可按主磁路、辅助磁体分别设计，再叠加修正。
分析ATC公司的思路，一是它认为磁体的磁滞回线会影响扬声器的失真，磁滞回线出现的本身就意味它不是一个线性系统，产生失真是不可避免的，另一个思路是使音圈工作在磁场的线性范围内，这就是真正采用厚导磁上板及短音圈。
这个环其实与我们提到的短路环类似的，有人认为主要作用是散热。
一个导电也导磁的金属环当然有散热作用。
但主要还是起到音圈次级线圈的作用，短路环使磁性材料线性电感量减少，导致失真减少。
钕铁硼磁路
钕铁硼磁路亦有内磁式、外磁式、径向式
1．内磁式磁路
内磁式磁路是钕铁硼磁体应用最早的磁路，亦是应用最广泛的磁路。
只是磁体更加扁平一些，内磁式钕铁硼路遇到的最大问题是磁隙内磁通密度不高。
内磁式磁路，磁体截面积不可能太大，关键在于钕铁硼工作点磁感应强度不高。
从它的退磁曲线看，远不如铁钻镍磁体。
使得钕铁硼纵有极高的磁能积，却有劲使不出。
因此这种钕铁硼内磁式磁路，较适用于小型扬声器磁路。
2．径向式磁路
优点是气隙磁场均匀。
但缺点亦是磁隙中磁通密谋较小，只有0.6T左右。
3．外磁式磁路
结构与普通外磁式磁路相同，但需要较大体积。
在成本上又难以同铁氧体竞争，因此采用较少。
新型钕铁硼磁路
1．轴同和径向复合磁路
这种磁路可以获得较大的磁隙磁通密度，可达1.8T
通过精心设计磁体面积和磁体取向方向长度,使轴向磁体、径向磁体均工作于磁体最大磁能积。
其结果使漏磁减少，而磁隙中磁通得到加强。
不过，这磁路工艺较为复杂，先将轴向磁体在未磁化前与导磁柱、导磁板粘接。
将磁路整体放入充磁机轴向充磁。
径向磁体单独充磁，再与导磁柱、导磁上板，导磁碗等粘接。
2．双磁体磁路（一）
钕铁硼双磁路和铁氧体双磁路结构相同，其中有A、B两块钕铁硼环形磁体。
如有名的ESOTOR2扬声器就采用钕铁硼双磁路。
这种双磁路虽然效率没有复合磁路高，但工艺简单。
先将磁体A与导磁柱、导磁上板粘接后，在用充磁机充磁。
将片状磁体B与导磁碗粘接，反向充磁，再将两部分粘接。
3．双磁体磁路（二）
另一种双磁体磁路，它的不同之处在于副磁体放在磁路中央突出位置，中心有一个直径相同的散热孔，磁体与主磁体极性相反，可使该磁隙中磁通密谋增加，漏磁减少。
磁流体的主要技术指标
磁导率、饱和磁化强度、黏度、热导率、蒸发速率、
磁流体试验结果
1．对号筒扬声器压频率响应的影响
2．扬声器的谐波失真
3．扬声器阻抗曲线
4．扬声器的瞬态失真
5．扬声器音圈的工作温升
6．磁流体的定位作用。
