混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)繞組電感的研究(1)
程 智(浙江大學(xué)杭州310027)
摘 要 采用簡(jiǎn)化磁網(wǎng)絡(luò)模型，對(duì)二相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)相繞組的電感以及繞組間的互感進(jìn)行基礎(chǔ)的分析，表明既使在簡(jiǎn)化情況，齒層磁導(dǎo)僅含有恒定分量及基波分量，且為線性時(shí)，繞組電感也不是恒定值，與轉(zhuǎn)子位置有關(guān)；相繞組間的互感也不為零，也是隨轉(zhuǎn)角變化的2次諧波分量。分析過(guò)程揭示了電感和互感隨轉(zhuǎn)角變化的機(jī)理，與軸向分量磁通密切相關(guān)。
敘 詞 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)繞組電感互感
1 引 言
為了對(duì)混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的各類(lèi)運(yùn)行問(wèn)題進(jìn)行深入的研究，給電動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)器及應(yīng)用系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)指出方向，建立精確的分析模型是一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)研究，至今還有很多工作要做[2]。其中，電動(dòng)機(jī)繞組的電感是最為重要的參數(shù)，它的確描述與表達(dá)很是復(fù)雜�；旌鲜讲竭M(jìn)電動(dòng)機(jī)磁系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及運(yùn)行方式皆較為特殊，按常規(guī)電機(jī)的結(jié)構(gòu)及運(yùn)行方式得出的概念直接套用，常常會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)。
因此，對(duì)混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的繞組電感作一些基礎(chǔ) 與轉(zhuǎn)子位置的關(guān)系等，為電感模墅的進(jìn)一步精確化的分析十分必要。
2 簡(jiǎn)化磁網(wǎng)絡(luò)模型
本文從簡(jiǎn)化的磁網(wǎng)絡(luò)模型出發(fā)，用線性分析 的方法，對(duì)繞組電感作基本的分析，得出一些有益的基本規(guī)律，包括電感、互感與齒層磁導(dǎo)參數(shù)的關(guān)系及以典型結(jié)構(gòu)的二相8極混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為例進(jìn)行討論，其原理性結(jié)構(gòu)如圖1所示。為了清楚起見(jiàn)，采用最簡(jiǎn)化的磁網(wǎng)絡(luò)模型，模型中忽略了定子極間的漏磁、永磁體的漏磁回路、徑向和軸向軛部磁路的磁阻。這類(lèi)簡(jiǎn)化不會(huì)對(duì)定性分析的結(jié)論有原則性的影響，需作定量考慮時(shí)也沒(méi)有原則性的困難。定子8個(gè)極中，在一條直徑上相對(duì)的2個(gè)磁極電磁狀態(tài)完全相同，可以合并，這樣電機(jī)的每一端僅有4條支路，如圖2所示.圖中相應(yīng)極上的磁勢(shì)，它們的值由繞組內(nèi)的電流值、繞組每極匝數(shù)及電流方向決定. 的齒層磁導(dǎo)。aa2、ab2、ac2及ad2則為(ⅱ)端鐵心段相 只有轉(zhuǎn)子永磁體產(chǎn)生的磁通，圖2簡(jiǎn)化為一簡(jiǎn)單的直應(yīng)極的齒層磁導(dǎo)。這些磁導(dǎo)參數(shù)都是轉(zhuǎn)子位置角的 流磁路，不難得出永磁體支路的磁通為：周期性函數(shù)，以轉(zhuǎn)子齒距為變化周期。
用n表示每極繞組的匝數(shù)，根據(jù)各個(gè)極錢(qián)圈的角繞向及連接，可得到a相和b相繞組的總磁鏈為：
am為永磁體 里的內(nèi)部磁導(dǎo)，f為永磁體的磁勢(shì)。
坐標(biāo)，以轉(zhuǎn)子小齒中心線與參考坐標(biāo)間的夾角表示是考慮永磁體內(nèi)部磁壓降的系數(shù)。如果a。轉(zhuǎn)子的角使置，如圖3所示。不計(jì)周期性磁導(dǎo)函數(shù)的 內(nèi)部磁壓降為零全部加在外部磁路的磁壓下降，外部磁路的總磁導(dǎo)為2ao；一端鐵心4條支路的總磁磁壓下降各條磁支路的磁通：
次及以上各次諧波分量，且接線性考慮時(shí)，可得：
(ⅱ)端轉(zhuǎn)子鐵心相對(duì)于(i)端錯(cuò)位1/2齒距
3定子繞組電流為零
把永磁體看成一個(gè)等效的勵(lì)磁繞組，則等效勵(lì)磁繞組與定子相繞組之間的互感為：
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