爪極式永磁步進電動機靜轉(zhuǎn)矩的計算(2)
夏． 云 (重慶微電機廠400043)
4靜轉(zhuǎn)矩的計算
與其他步進電動機一樣，爪極永磁步進電動機靜轉(zhuǎn)矩的計算，也要從等值磁路法考慮，把復(fù)雜的三維磁場的計算化為等值磁路的辦法求解磁路。
在應(yīng)用等值磁路法時，需作這樣的假定：
①鐵心的導(dǎo)磁率
②忽略鐵心中的渦流效應(yīng)。
③定子繞組的磁勢全作用于轉(zhuǎn)子磁鋼上。
4-1等值磁路
對應(yīng)于圖1所示爪極永磁步進電動機的結(jié)構(gòu)，由于其對稱性，且2個定子分別組成的磁路又相互獨立，因此只要研究第一個定子一對爪極在內(nèi)的一個磁單元結(jié)構(gòu)就行了。從圖1中可以看出，經(jīng)過該單元一對極下半個極面的單元等值磁路如圖4所示。
圖4所示單元等值磁路相當(dāng)于一個純電阻性網(wǎng)絡(luò)。磁勢源有f和fi，分別表示磁鋼等效磁勢的一半和定子繞組磁勢。
一對極下半個極面的氣隙磁導(dǎo)，爪極鐵心磁導(dǎo)及其漏磁導(dǎo)、磁鋼內(nèi)磁導(dǎo)和磁鋼漏磁導(dǎo)，其中氣隙磁導(dǎo)隨轉(zhuǎn)子位置而變化。為求解單元等值磁路圖的解，可應(yīng)用電路的迭加原理。
(1)僅有fm作用
這時單元等值磁路圖如圖5所示。
外部磁路為總磁導(dǎo)可寫成：
式(5)可改寫為：
由此可求出磁鋼發(fā)出的總磁通，也就是外部磁路的總磁通，即
外部磁路的磁勢降fk，可由磁鋼的工作點決定，因此必須給出磁鋼工作圖，如圖6所示。
由圖6以tan= - ea為斜率作一直線與磁鋼內(nèi)磁導(dǎo)k=tanδ直線相交，交點a即為磁鋼工作點。
由工作點a，可以得出磁通與磁勢的關(guān)系為：
將式(7)代入上式，則外部磁路的磁勢降為：
可見，氣隙主磁通：
但主磁通不是全部經(jīng)爪極而匝鏈定子繞組，其中有部分漏磁，尤其當(dāng)爪極鐵心飽和時更為明顯，實際有用主磁通即
在這種情形下，磁鋼與定子繞組的互磁鏈為：
磁鋼與定子繞組的互感及互磁導(dǎo)分別為：
值得注意的是，隨著轉(zhuǎn)子位置的變化，氣隙磁導(dǎo)也隨之變化，由外部磁路總磁導(dǎo)確定的磁鋼工作點也在某一范圍內(nèi)變化（如圖6中b、c兩點），當(dāng)定子繞組通電后，由于電樞反應(yīng)的存在使磁鋼工作點將在更大的范圍內(nèi)變化（如圖6中d、e兩點）
d、e兩點拉開得越大，磁能變化越大，這也說明磁鋼特性利用得也越充分。磁鋼工作點應(yīng)設(shè)計在磁能積****的一點上為****。
從爪極定子結(jié)構(gòu)特征來看，就是要使磁鋼的平均工作點，即氣隙磁導(dǎo)恒定分量k所確定的外部磁路總磁導(dǎo)∑k與內(nèi)磁導(dǎo)xm直線的 |
