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新型差混磁化零刷流体电机的解析及预设
编辑:娱乐吧亚洲第一品牌 发布日期:2018-10-14

  调磁线圈产生的磁场(定义:传递实物间磁力作用(role)的场)从马达端部向中心是逐渐衰减(attenuation)的,为使调磁线圈产生的磁通在电机转子(rotor)长度内分布大致均匀(jūn yún),电机长度不宜过长,且电机两侧都安装调磁线圈,调磁线圈的数目同永磁体的数目[5]。变频电动机由于临界转差率反比于电源频率,可以在临界转差率接近1时直接启动,因此,过载能力和启动性能不再需要过多地考虑,而要解决的关键问题是如何改善电动机对非正弦波电源的适应能力,及确保电机的使用寿命。微型电动机是指直径小于160mm或额定功率小于750W的电机,微型电动机常用于控制系统或传动机械负载中,用于实现机电信号或能量的检测、解析运算、放大、实行或转换等功能。电动机按使用电源不同分为直流电动机和交流电动机,电力系统中的电动机大部分是交流电机,可以是同步电机或者是异步电机(电机定子磁场转速与转子旋转转速不保持同步速)。为了减小电机漏磁,电机端盖和外壳均采用非导磁材料(Material)加工(Processing)而成。
  磁场调节原理(Maxim)电机中存在着两种可认为相互独立的磁路,但实际上气隙磁场只能以合成(说明:由几个部分合并成一个整体)磁场的方式出现,调节调磁线圈电流的大小和方向就可以改变气隙磁场强度。当励磁电流if=0时,励磁绕组不产生励磁磁势,气隙中只有永磁体产生的永磁磁通,这时相当于双凸极永磁电机,具有较高的运行(Windows)效率(efficiency);当调磁磁通与永磁磁通在气隙中的方向相同,磁场相互叠加,气隙中的磁通增大,电机获得较大的运行转矩;相反,当调磁磁通与永磁磁通在气隙中的方向相反,气隙中的磁通减小,使电机可以在高速下运行。
  在本电机中,永磁体和调磁线圈磁场磁路互不相同,调磁线圈磁场磁路如所示。其主要通路为:调磁线圈磁极N极(或S极,取决于电流方向)→调磁磁极极靴→定子(组成:定子铁芯、定子绕组和机座)纯铁→定子硅(silicon)钢片→定子齿部→径向气隙→转子齿部→转子硅钢片→转子纯铁→轴向气隙→导磁磁极→侧面导磁钢板(steel sheet)→调磁磁极S极(或N极)。
  这样,调磁磁场并不经过磁阻很大的永磁体,因而调磁磁场不会导致永磁体的退磁,且可以用较小的励磁磁势达到需要的磁场调节效果。永磁体磁路与DSPM电机磁路类似[6],其主要通路为:永磁体N极→定子轭部→定子齿部→径向气隙→转子齿部→转子轭部→转子齿部→径向气隙→定子齿部→定子轭部→永磁体S极。
  电机运行原理由电磁感应定律(dìng lǜ)和回路定律,定子绕组的端电压(voltage)等于电阻压降和由磁链变化而产生的感应电势之和。当调磁电流不变时,则各相的电压方程为(以A相为例)Ua=Raia+dΨraddt+2dΨaxdt(1)式中"rad和"ax分别为绕组径向磁路的磁链轴向磁路的磁链。
  为简化分析(Analyse),假设:(1)所有绕组的电感仅是转子位置(position )角的函数,而与电流大小无关;(2)忽略电枢反应(reaction)对永磁体的影响。由式(1)~(3),考虑仅A相导通时的情况(Condition),有Ua=Raia+(Laa+2L′aa)diadt+wdΨmad$+ia(wdLaad$+2wdL′aad$)+2wifdLafd$(4)式中:Raia为电阻压降;(Laa+2L′aa)diadt为变压器电动势;其余项为运动电势,其中ia(wdLaad$+2w
  dL′aad$)是由磁路磁阻变化引起的,wdΨmad$是由永磁磁链变化产生的,是电机电动势的主要部分;2wifdLafd$是由轴向调磁绕组磁链变化产生的,从式(4)中可知,改变调磁电流的大小和方向使得能够调节发电机的端电压。
  磁场分析由于双凸极类电机定、转子齿部的深度磁饱和[7],齿和槽的边缘效应明显,永磁磁场、调磁磁场及其电枢反应磁场相互之间的耦合(Coupling)作用,通常的磁路分析法求解比较繁琐(fán suǒ)。本文对电机的径向和轴向2个截面分别用二维有限元法进行分析,并作如下假设:1)铁芯的B-H特性是单值的,即忽略磁滞的影响;2)忽略铁芯中的涡流(又称:傅科电流) 损耗;3)电机内磁场沿轴向恒定,即不考虑边缘效应[8]。
  永磁体的磁通大部分通过定、转子齿而闭合,如a所示,在电机的定、转子重合处,齿部磁密都很高,在齿尖处存在明显的局部(part)饱和;电枢反应磁通的大部分经由同一磁极的相邻齿闭合,只有很小的一部分经过永磁体闭合,如b所示,这样可以认为电枢反应磁场对永磁体磁场的影响不大,因此与传统的永磁电机相比,该型电机具有较强的抗电枢反应去磁能力;c为合成磁场分布;d可以看到,调磁磁场从铁芯叠片边缘到中间是逐渐衰减的,为保证中间部分的磁密大小,电机的轴向不宜过长。
  静态特性电枢绕组的磁链、反电势和电感等静态特性是双凸极类设计(Design)、分析和控制的基础,是分析本电机性能(xìng néng)的关键(说明:比喻事物的重要组成部分),本文静态特性仿真(simulation)是基于有限元a电机空载永磁磁场b电枢反应磁场c合成磁场dIf=4A轴向分析计算的结果。
  样机实验根据前述工作原理,设计了直槽转子样机,并对样机进行了发电实验。从实验结果可以看出,当电调磁和永磁为增磁时,端电压升高;当电调磁和永磁为弱磁时,端电压降低(reduce)。直槽转子端电压为近似梯形波(理想情况为方波),如示。
 
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