無刷直流電動(dòng)機(jī)平均電磁轉(zhuǎn)矩的計(jì)算
李光友 孟傳富 (山東工業(yè)大學(xué))
l引言
平均電磁轉(zhuǎn)矩是無刷直流電動(dòng)機(jī)的重要。技術(shù)參數(shù)之一，其正確計(jì)算是至關(guān)重要的。文 獻(xiàn)[1]曾對(duì)無刷直流電動(dòng)機(jī)的平均電磁轉(zhuǎn)矩計(jì)算式進(jìn)行推導(dǎo)，文獻(xiàn)[2][3]也給出了平均電磁轉(zhuǎn)矩的計(jì)算式，目前這些公式正被普遍用。然而以往的平均電磁轉(zhuǎn)矩計(jì)算式未考慮繞組分布和短距的影響[1-3]。
本文對(duì)常用繞組及開關(guān)電路型式的無刷直流電動(dòng)機(jī)平均電磁轉(zhuǎn)矩公式進(jìn)行推導(dǎo)，得出相應(yīng)的關(guān)系式，文中給出了三相閉合式繞組、全橋式開關(guān)電路無刷直流電動(dòng)機(jī)平均電磁轉(zhuǎn)矩計(jì)算式。
2常用的繞組及開關(guān)電路型式
無刷直流電動(dòng)機(jī)的性能與繞組型式和開關(guān)電路有關(guān)，常用的繞組有二相、三相和四相繞組，開關(guān)電路有半橋式和全橋式兩種。
3平均電磁轉(zhuǎn)矩的計(jì)算
以三相閉合式繞組、全橋式開關(guān)電路為例，電路原理圖見圖1。為簡化分析，假定：
a．氣隙磁密正弦分布。
b．電樞反應(yīng)的影響不計(jì)。
c．功率管工作在開關(guān)狀態(tài)，導(dǎo)通壓降為△UT不變。
d．繞組的電感不計(jì)。
3．1磁通、電勢和電流
以圖2所示轉(zhuǎn)子位置為時(shí)間起點(diǎn)，即等效a相線圈邊處于轉(zhuǎn)子磁極中心線下時(shí)，t=0，則各相磁通表達(dá)式為：
式中φ——每極磁通，為  r——極距
c——電機(jī)有效長度
Bδ——?dú)庀洞琶芊?/DIV>
ω——轉(zhuǎn)子角速度，為  P——極對(duì)數(shù)
n——轉(zhuǎn)速，r／min
式中Em——相電勢****值，為2兀fkw1Wφδ
f=Pn/60——電勢頻率
kw1——基波繞組系數(shù)
W——每相繞組串聯(lián)匝數(shù)
各相電流表達(dá)式為：
在  區(qū)間內(nèi)，各相電磁功率表達(dá)式為： 式中αi——計(jì)算極弧系數(shù)，磁密正弦分布時(shí)αi=π/2
平均電磁轉(zhuǎn)矩為：
式中u——電源電壓
ΔUT——功率管導(dǎo)通壓降
r——定子繞組每相電阻
3．2電磁功率與電磁轉(zhuǎn)矩
轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)過2兀電角度，電樞繞組有6種通電狀態(tài)，且在每一種通電狀態(tài)下，所產(chǎn)生的平均電磁轉(zhuǎn)矩相等，各功率管的導(dǎo)通順序如附表所示。
式中ωm——機(jī)械角速度
與以往的計(jì)算式相比，相差一個(gè)繞組系數(shù)kw1，這正是繞組分布與短矩對(duì)平均電磁轉(zhuǎn)矩的影響。
采用上法同樣可得到其它各種繞組與開關(guān)電路組合的平均電磁轉(zhuǎn)矩計(jì)算式。
4結(jié)語
無刷直流電動(dòng)機(jī)的平均電磁轉(zhuǎn)矩計(jì)算應(yīng)該考慮繞組分布和短距的影響，本文給出的平均電磁轉(zhuǎn)矩計(jì)算式考慮了繞組分布和短距的影響，公式更具有普遍性和實(shí)用性。
參考文獻(xiàn)
1葉金虎，徐恩海，施民生等．無刷直流電動(dòng)機(jī)北京：科學(xué)出版社，1982．
2電機(jī)工程手冊編輯委員會(huì)．電機(jī)工程手冊22篇北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1984．
3上海微電機(jī)研究所編著．微特電機(jī)，上海。上�？� 學(xué)技術(shù)出版社，1983． |
