開關(guān)磁阻平面電機(jī)電磁特性分析
馬春燕，李更新，王振民
(太原理工大學(xué)，太原030024)
摘要：為了加快開關(guān)磁阻平面電機(jī)的開發(fā)與應(yīng)用，詳細(xì)闡述了開關(guān)磁阻平面電機(jī)的組成結(jié)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)理。對(duì)氣隙磁導(dǎo)進(jìn)行計(jì)算，并推導(dǎo)出動(dòng)子3個(gè)特殊位置的電感和磁鏈解析計(jì)算式。采用ansoft maxwell 3d軟件進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，應(yīng)用三維有限元法分別計(jì)算3個(gè)特殊位置的電感和磁鏈，并與解析計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，繪制了磁化曲線。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明解析計(jì)算式的正確性，具有一定的實(shí)用價(jià)值。
關(guān)鍵詞：開關(guān)磁阻；平面電機(jī)；電磁特性；解析計(jì)算；仿真實(shí)驗(yàn)
中圖分類號(hào)：tm352 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：a 文章編號(hào)：1001-6848(2010)05-0027-04
0引言
平面電機(jī)是一種可以直接形成平面運(yùn)動(dòng)的二維電機(jī)。根據(jù)電磁力產(chǎn)生原理的不同，平面電機(jī)分為步進(jìn)式平面電機(jī)spm、永磁同步式平面電機(jī)、感應(yīng)式平面電機(jī)和開關(guān)磁阻式平面電機(jī)srpm繼承了旋轉(zhuǎn)式開關(guān)磁阻電機(jī)起動(dòng)電流小、起動(dòng)力大等優(yōu)點(diǎn)，成為研究熱點(diǎn)。
1srpm結(jié)構(gòu)及運(yùn)行方式
srpm由定子、動(dòng)子和機(jī)械部件構(gòu)成，基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。
1.1基本結(jié)構(gòu)
(1)定子
將多個(gè)定子鐵芯沖疊裝成定子鐵芯塊，再將多個(gè)定子鐵芯塊垂直交叉拼裝成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，并用環(huán)氧膠粘接在一起固定在基座平臺(tái)上，形成srpm的定子。定子結(jié)構(gòu)如圖2所示。
(2)動(dòng)子
將多個(gè)動(dòng)子鐵芯沖片疊裝成動(dòng)子鐵芯，在動(dòng)子鐵芯窗口套裝繞組，成為單相動(dòng)子如圖3所示。
兩套三相動(dòng)子，一套產(chǎn)生z方向電磁推力，另一套產(chǎn)生y方向電磁推力。為了減小z方向與y方向上的磁路耦合作用，將六個(gè)相同的動(dòng)子相瓦垂直、交叉、對(duì)稱地固定在動(dòng)子臺(tái)架上。動(dòng)子的結(jié)構(gòu)及布置形式如圖4所示。動(dòng)子臺(tái)架在z方向電磁推力和y方向電磁推力的合力作用下做平面運(yùn)動(dòng)。
(3)機(jī)械部件
srpm是機(jī)電一體化系統(tǒng)，其中機(jī)械部件主要包括x方向?qū)蜉S和y方向?qū)蚧壗M成。y方向?qū)蚧壒潭ㄔ诨脚_(tái)上，x方向?qū)蜉S一方面通過直線軸承}動(dòng)子臺(tái)架相固接，引導(dǎo)動(dòng)子臺(tái)架x方向運(yùn)動(dòng)；另一方面通過滑桿支座固接在支撐鋼架上，再通過滑塊與y方向的滑軌相配合，引導(dǎo)動(dòng)子臺(tái)架y方向運(yùn)動(dòng)�；壓突瑮U同時(shí)具有支撐動(dòng)子
1.2運(yùn)行方式
srpm有兩種運(yùn)行方式：?jiǎn)蜗嗤姺绞胶蛦蜗嘁粌上嘟徊嫱姺绞健?/div>
(1)單相通電方式
單相通電方式就是在任何時(shí)刻只有一相繞組通電，三相繞組按照一定順序通電，動(dòng)子在z方向或y方向做直線運(yùn)動(dòng)，相繞組通電順序見表1。
(2)單相一兩相通電方式
這種通電方式梅12 mm運(yùn)動(dòng)周期劃分為6個(gè)區(qū)域，在12 mm的運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)，單相一兩相輪流通電。繞組通電順序見表2。
2 srpm電磁特性
2.1 srpm動(dòng)子特殊位置
當(dāng)srpm動(dòng)子和定子都采用等齒寬結(jié)構(gòu)時(shí)（定、動(dòng)子齒槽均為寬6 mm），動(dòng)子有3個(gè)特殊位置下的磁化曲線族是至關(guān)重要的，如圖5所示，據(jù)此可擬合出其他位置下的磁化曲線。
2.2解析計(jì)算
由于srpm氣隙中的磁場(chǎng)呈三維空間分布，無法用簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)公式來描述。本文基于有限元分析獲得srpm磁場(chǎng)分布規(guī)律，用 |
