空調(diào)器用盤式電機(jī)的計算機(jī)模擬
郭慶吉 劉曉勝
曹玉和 劉桂芝 （哈爾濱工業(yè)大學(xué))
【摘 要】介紹線繞盤式永磁直流電動機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、設(shè)計原則和有關(guān)的主要設(shè)計公式，并進(jìn)行電機(jī)的計算機(jī)模擬。模擬運(yùn)行結(jié)果與樣機(jī)實(shí)測數(shù)據(jù)基本相符。
【敘 詞】空氣調(diào)節(jié)器／盤式電機(jī)計算機(jī)模擬
1引言
線繞盤式永磁直流電動機(jī)自1971年問世以來，由于原材料性能和加工工藝水平的不斷提高，近幾年得到迅速發(fā)展，其應(yīng)用范圍越來越廣。因?yàn)樗哂袚p耗小、外型扁平、動態(tài)響應(yīng)好、力矩波動小，可頻繁起動和制動等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于汽車空調(diào)、機(jī)器人、計算機(jī)外設(shè)、辦公室自動化和電動自行車等場合。為了實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的快速更新設(shè)計，編制了該電機(jī)的計算機(jī)輔助設(shè)計及模擬運(yùn)行程序，適用于釹鐵硼或鐵氧體材料的軸向磁場的電機(jī)設(shè)計。實(shí)踐證明，該程序具有精度高、速度快、功能全和使用方便等特點(diǎn)。程序使用for-tran-77語言編寫，并在ibm-pc286微機(jī)上調(diào)試成功。
2線繞盤式電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
線繞盤式永磁直流電動機(jī)是電樞半徑大于電樞軸向長度的一種特殊電機(jī)。定子為永磁磁鋼，由樞為無鐵心的薄圓盤，有效氣隙磁場沿軸向分布。整體結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要包括盤式電樞（包括換向器和轉(zhuǎn)軸）、磁鋼和導(dǎo)磁環(huán)籌。可見，盤式電機(jī)結(jié)構(gòu)有如下特點(diǎn)：
a．軸向磁路結(jié)構(gòu)，可采用環(huán)形磁鋼，也可用扇形磁鋼，鐵氧體常采用環(huán)形磁鋼，釹鐵硼采用扇形。
b．具有雙向氣隙，小型電機(jī)電樞中均未填磁粉，實(shí)際氣隙長度比普通電機(jī)要大。因此，為提高材料的利用率，在生產(chǎn)工藝可能的情況下，盡可能減少氣隙長度。
c．軸向扁平，沒有齒槽結(jié)構(gòu)，磁路比較簡單，完全可以用以路代場的方法進(jìn)行分析和設(shè)計。
d．在一般小型電機(jī)設(shè)計中，常取較低的電負(fù)荷，較高的磁負(fù)荷，一般氣隙磁密大于br/2.然而，在該電機(jī)中，電機(jī)氣隙較大，實(shí)際氣隙磁密bo<br/2。因此，電機(jī)****選用高性能的釹鐵硼材料。
3 線繞盤式電機(jī)的主要設(shè)計公式
3.1電機(jī)主要尺寸的選取
3.2永磁體高度的確定
磁鋼高度的選擇主要從****利用磁能的角度考慮。根據(jù)全電流定律，磁鋼壓降應(yīng)等于外磁路磁壓降之和。即：
外磁路的總磁勢在忽略定子軛部磁壓降的情況下為：
3.3動態(tài)工作點(diǎn)的確定
對于釹鐵硼永磁材料，去磁曲線基本上是一條直線。對于鐵氧體，去磁曲線在正常范圍內(nèi)也是一條直線。故采用直線方程表示去磁曲線可滿足工程要求。根據(jù)下列關(guān)系式，可求得靜態(tài)工作點(diǎn)，如圖2a點(diǎn)所示。
負(fù)載情況下，應(yīng)考慮電樞退磁反應(yīng)的影響，類似式(10)，可導(dǎo)出動態(tài)工作點(diǎn)a’。
3. 4線繞盤式電機(jī)電樞感應(yīng)電勢的確定
假定bδ沿徑向均勻分布，在以d 1到d 2之間取任意半徑x，增量為d的單元圓環(huán)，如圖3所示 |
