特种电机考试题目

第一章

简述特种电机的特点及发展趋势

特点：结构简单，制造方便，价格便宜，运行方便。

发展趋势：机电一体化、智能化、大功率化、小型化、微型化、励磁材料永磁化、高功能化。

如何评价永磁材料的性能

高剩磁密度Br、高矫顽力Hc、高磁能积(BH)max。退磁曲线基本上是直线。

电机中常用的永磁材料有哪几类，各有何特点？

1.铝镍钴永磁材料：温度系数小，剩余磁场强度较高，但矫顽力很低；退磁曲线呈非线性；使用前要进行稳磁处理。

2.铁氧体永磁材料：价格低廉，制造工艺简单，质量较轻；温度系数较大，剩磁密度不高，矫顽力较大；退磁曲线大部分接近直线；不能进行电加工。

3.稀土永磁材料：高剩磁密度，高矫顽力，高磁能积；稀土钴永磁价格昂贵，温度系数小，退磁曲线基本上是一条直线；钕铁硼永磁价格较便宜，温度系数较大，容易腐蚀，在高温下使用时退磁曲线的下半部分要产生弯曲。

航天航空用哪些材料?为什么?

铝镍钴高剩磁密度，高矫顽力，高磁能积；稀土钴永磁价格昂贵，温度系数小，退磁曲线基本上是一条直线；钕铁硼永磁价格较便宜，温度系数较大，容易腐蚀，在高温下使用时退磁曲线的下半部分要产生弯曲。

铝镍钴永磁电机在设计和使用时要注意哪些？

答：由于铝镍钴永磁材料的回复线和退磁曲线并不重合，在磁路设计制造时要进行稳磁处理。铝镍钴永磁电机一旦拆卸、维修之后再重新组装时，还必须进行再次整体饱和充磁和稳磁处理，否则，永磁体工作点将下降，磁性能大大下降。依据铝镍钴永磁材料矫顽力低的特点，在使用过程中，严格禁止它与任何铁器接触，以免造成局部的不可逆退磁或磁通分布的畸变。为了加强它的抗去磁能力，铝镍钴永磁磁极往往设计成长柱体或长棒形。铝镍钴永磁材料硬而脆，可加工性能差，不宜设计成复杂的形状。

实际应用时，永磁体最佳工作点（考虑的因素)

具有最大磁能的永磁体的最佳工作点的标幺值为0.5。

具有最大有效磁能的永磁体的最佳工作点的标幺值为σ/2.

第二章

以直流电机为例，说明软铁极靴结构对电机性能的影响。

无软铁极靴的永磁直流电机的计算极弧系数总是小于电励磁电机的对应值。

无极靴时：

交轴电枢反应的去磁效应较小，通常不考虑；但需要进行最大去磁时工作点的校核。

有软铁极靴且足够厚时：

交轴电枢磁势对永磁体基本上无影响，对气隙磁场有畸变和去磁作用。有极靴结构可以改善空载气隙磁场波形，结构不同对电机性能的影响也不同

绘图说明永磁直流电机组合式磁极的目的和原理。

永磁电机中，常见的磁极结构形式有瓦片形，圆筒形、弧形以及切向样

式、径向式等，请问选择的依据是什么？

答：圆筒形结构简单、容易获得较精确的结构尺寸，加工和装配方便，有利于大量上产

弧形结构可以增加磁化方向长度，一般应用在铝镍钴永磁直流电动机中

瓦片形永磁体的形状复杂，加工费时。有时其加工费用甚至高于永磁材料

本生的成本，因此目前趋势之一是尽可能使用矩形或近似矩形结构，切向式结构其聚磁作用，可以提高气隙磁密，使之接近甚至大于永磁材料的剩磁密度。

稀土永磁同步电动机，采用表面凸出式和表面插入式的转子磁路结构，它们在电磁性能上分别属于电励磁同步机哪种结构？（凸极，隐极）为什么？

表面凸出式属于隐极转子结构；因为永磁材料的相对回复磁导率接近1。

表面插入式属于凸极结构。表面插入式转子的相邻两永磁材料极间有着磁导率很大的铁磁材料，故电磁性能上属于凸极转子结构。

写出永磁同步电动机饿转矩表达式，说明：（1）何为过载能力？（2）能否

用增加绕组匝数的办法来提高过载能力？为什么？（3）失步转矩相对应的

功率角范围，为什么？

不能用增加匝数的办法来提供过载能力。Xd 、Xq 与N2 成反比，E0与N 成正比，N 增大,T 减小。

由于永磁同步电动机直轴同步电抗Xd 一般小于交轴同步电抗Xq ，磁阻转矩为一负正弦函数，因而功觉特性曲线上所对应的功率角大于90。

第三章

SRD 本体机构有什么特点，SRD 有哪些部分组成？

一般采用凸极定子和凸极转子，即双凸极结构，并且定、转子齿极书不相等，定子装有简单的集中绕组，直径方向相对的两个绕组串联成“一相”；转子由叠片构成，没有任何形式的绕组，换向器、集电环等。

开关磁阻电动机、功率变化器、控制器和检测器。

3在可控条件固定下，SRD 的机械性能如何？

恒转矩 CCC 方式 T=C

恒功率 APC 方式 T Ω=C

串励特性 Oc 固定 T Ω2=C

SRD 理想线性模型作了哪些近似假设？画出SRM 在理想线性模型下的电感、磁链随转子位置角的变化波形？

1）定子绕组的电感L 与绕组电流无关(不考虑饱和影响)

2）极尖的磁通边缘效应忽略不计。

3）忽略所有的功率损耗(不考虑Rs 等影响) 。

4）开关动作是瞬时完成的。

5）转子旋转角速度是常数。

SRM 的第一气隙和第二气隙是怎么定义的？她们与电机的哪些性能有关？

通常电机中所指的气隙长度S ，在SR 电动机中叫第一气隙长度，它与电机的数传转矩，最大电感Lmax 值，电动机震动和噪声有关。

第二气隙长度是指定子齿极轴线与转子齿极中心线重合时、定子齿极表面到转子槽底的距离Sj=S+hr,它与磁通大小、齿根的机械强度等有关。

永磁同步电机转子左右磁轭要相互错开，错开多大，为什么？

错开半个转子齿距。在左右两端气隙中，励磁磁通密度的平均分量方向相反，而交变分量在空间相位相同，与定子旋转磁场作用产生的转矩相加。如果两段不错开半个转子齿距，交变分量所产生饿转矩将互相抵消。

什么是气隙比磁导，齿距比磁导，它们有什么关系？

气隙比磁导是把气隙圆周上各点比磁导表示成气隙圆周坐标的函数，说明气隙磁导在空间的分布规律。

气隙齿距比磁导是单位铁心长度上一个齿距范围内的气隙导，是一个齿距内气隙比磁导的面积分。

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