雙氣隙杯形轉(zhuǎn)子變磁阻步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的研究
程樹康 魏德功(哈爾濱工業(yè)大學(xué))
【摘 要】 應(yīng)用齒層比磁導(dǎo)法對(duì)雙氣隙杯形轉(zhuǎn)子可變磁阻步進(jìn)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行定性定量分析
計(jì)算，提出合理設(shè)計(jì)雙氣晾杯形轉(zhuǎn)子可變磁阻步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的方法．
【敘 詞】 杯形轉(zhuǎn)子步進(jìn)電動(dòng)機(jī)／齒層比磁導(dǎo)法分析計(jì)算設(shè)計(jì)合理化
1引 言
雙氣隙杯形轉(zhuǎn)子可變磁阻(vr)結(jié)構(gòu)動(dòng)機(jī)在國(guó)外作為直接驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)已實(shí)用化。這種結(jié)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)有較高的性能體積比和價(jià)格體積比，制造工藝也并不十分復(fù)雜，是數(shù)控系統(tǒng)、直接驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及精密測(cè)角系統(tǒng)中很有前途的元件。但是，這種電機(jī)的系統(tǒng)分析研究尚不多見。本文結(jié)合樣機(jī)對(duì)雙氣隙杯形轉(zhuǎn)子vr步進(jìn)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行研究，以求得到合理的設(shè)計(jì)。
2線性分析
雙氣隙杯形轉(zhuǎn)子vr步進(jìn)電動(dòng)機(jī)有內(nèi)、 外兩個(gè)定子。兩定子間為一杯形轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子雙 面開有若干小齒。內(nèi)外定子沿圓周均布18個(gè)大極，每個(gè)大極上有若干小齒。
圖1為線性分析條件下，雙氣隙杯形轉(zhuǎn)子vr步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的2種模型。
圖2b所示模型相當(dāng)子具有獨(dú)立磁路的2臺(tái)電機(jī)，其轉(zhuǎn)矩解析式為：
λa,λb,λc——外定子三相每極氣隙磁導(dǎo)
λa,λb,λc——內(nèi)定子三相每極氣隙磁導(dǎo)
fa,fb,fc——外定子三相每極勵(lì)磁磁勢(shì)
fa,fb,fc——內(nèi)定子三相每撅勵(lì)磁磁勢(shì)
圖1a相當(dāng)于轉(zhuǎn)子軛開路，2個(gè)磁勢(shì)相加，2個(gè)氣隙串聯(lián)，其轉(zhuǎn)矩公式為:
顯然，當(dāng)三相每極勵(lì)磁勢(shì)相同時(shí)，式(1)和(2)是一致的。
3非線性磁網(wǎng)格模型
圖2為整個(gè)電機(jī)的非線性磁網(wǎng)絡(luò)模型。  f1～f18——外定子每極繞組等值磁勢(shì)
f19～f36——內(nèi)定子每極繞組等值磁勢(shì)
λ1~λ16——外定子極身等值磁導(dǎo)
λ19～λ36——內(nèi)定子極身等值磁導(dǎo)
λ37～λ54——外定子軛磁導(dǎo)
λ55～λ72——外定子極間漏磁導(dǎo)
λ73～λ90——外定子每極齒層磁導(dǎo)
λ91～λ108——內(nèi)定子每極齒層磁導(dǎo)
λ109～λ126——內(nèi)定子極間漏磁導(dǎo)
λ127～λ144——內(nèi)定子軛磁導(dǎo)
λ145～λ162——轉(zhuǎn)予切向軛磁路磁導(dǎo)
此時(shí)，可方便地應(yīng)用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)齒層比磁導(dǎo)法進(jìn)行分析計(jì)算。
4實(shí)例計(jì)算
圖3為內(nèi)外定子勛磁繞組磁勢(shì)正接時(shí)，單相通電矩角特性計(jì)算值。
圖4為****靜轉(zhuǎn)矩計(jì)算值和實(shí)測(cè)值的對(duì)比曲線。
圖5是假定轉(zhuǎn)子軛足夠?qū)挄r(shí)，分別汁算內(nèi)外電機(jī)磁路后迭加結(jié)果與圖3計(jì)算值的比較。
計(jì)算值，曲線a為分解成二個(gè)獨(dú)立電機(jī)時(shí)計(jì)算值，曲線a 為整個(gè)電機(jī)計(jì)算值。
5結(jié)論
a.從圖4可看出****靜轉(zhuǎn)矩計(jì)算值與實(shí)測(cè)值相吻合，說明模型和計(jì)算方法滿足工程
應(yīng)用要求。
b．圖5和圖6反映出雙氣隙杯形轉(zhuǎn)子vr電機(jī)在不同通電方式時(shí)的不同結(jié)果，說明這種電機(jī)在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)不能簡(jiǎn)單地分割成2個(gè)單獨(dú)電機(jī)計(jì)算迭加，而必須根據(jù)實(shí)際通電方式設(shè)計(jì)計(jì)算。
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