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1、微电机年第卷第期急第期论文耀缪稀土永酮步电、路”“方法米春亭价鹤、吸洒北工业 大学少摘要】给出了稀土永磁同步电动机的等值磁路图导出了磁路计算公式,提出含有非线性漏磁路的磁钢工作图的求解方法,并与场分析及试验结果进行了对比该方法简便、实用,可满足工程设计的需要。叙词】永磁电机同步电动机磁路计算八子必引言为简化工艺和降低制造成本,自起动稀土永磁 同步电动机大都设计成整体转子冲片结构。由于这种结构的漏磁路包 含纯铁磁材料部分,因此漏磁路的计算比较复杂,也从某种程度上使磁钢工作图的求解复杂化,甚至较难精确求解。对此,多采用有限元法进行设计计算,这种方法虽然求解结果较为精确,但计算过程复杂,工作量大,而
2、且必须借助计算机,一般设计人员比较难于接受。本文给出一伸简便的磁路计算方法,并与场分析结果及试验结果进行对比。对比可见,本文提供的方法完全可以满足工程 没计的需要。图滋力线菊布图一气隙有效磁通币、一通过空气 隙的漏磁通一贝介巫过铁磁材阁的漏做通必。以,才、坑等效磁路及其求解在求解等效滋路时假设忽略端部漏磁。铁磁材料 中磁感应是均 匀分布的,而磁场强度呈线性分布。磁钢退磁曲线为直线。首先将切 向激磁结构的稀 土永磁 同步电动机 的磁力线分布示 意 图绘于 图所示,据此 可画出其等值磁路,如图所示。图等直磁路图必、一磁钢总磁通稀土水磁同步 电动机磁路计算方法盆蚀叫耀铂擎雀飞匆。芝议磁钢装配气隙的磁
3、导。气隙磁导。定、转子扼部磁导以,、定、转子齿部磁导,、空气隙漏磁导 铁磁材料部分漏磁导 磁钢提供的磁势 直轴电枢反应磁势由图可画 出空载时的等效磁路图如 图所示。枷一万 磁钢磁势必占图磁钢退磁曲线满足退磁 曲线的方程可表示为曰炕必, ,中、一孕、。一厂、不 厂五 岔。必、卫竺,仇残 一于叮少 一厂一二二二一口 必,全一中。一式中、磁钢等效磁导一必联立式、可求得图等效磁路图一空气 隙部分漏磁导一二岛一铁磁材料部分漏磁导,一主磁路等效磁导。二浦一于二一十行行十华行了以及上上吼、厂令。一一卜已于是。 工二土由图可列出如下联立方程必一必乌十少厂巾、一、必、一小厂一厂一小。,。一万爵籍瓮七了。一赫奢
4、流了,年瓦畏暴百,由式可画 出磁钢的简化的等效磁路图如 图所示。必。卜式中的、一毋、还应满足磁钢退磁曲线。稀土永磁材料的退磁 曲线如图所示。图中君磁钢剩磁,一磁钢矫顽力,磁钢充磁方向长度,。磁钢截面积。呈址连生一石丫坐图简化 的等效磁路图由式、可求出漏磁系数一一微电机年第卷第期总第期。一会一会一十舞瓮磁钢工作图的求解川主磁路不饱和时的磁钢工作图当主磁路不饱和时,主磁路铁心部分磁阻可忽略,即召一占一恶磊式 中极弧系数 一一极距句铁心有效长度占一气隙宽度、气隙系数此时若再忽略磁钢装配气隙的磁阻,可得一召。一。据此,可画 出主磁路不饱和时 电机等值磁路图,如图所示。式中,。和均为常数,而与这部分漏磁
5、路的饱和程度有关,是变数。为求得气隙磁通,必须用作图法,具体步聚是再查磁化 曲线表,可求出此磁场强度对应的磁密厂,于是必、一,式中姚一一漏磁路截面积求出对应每一气 隙磁通时的毋、。做必。、关系曲线,该曲线与磁钢退磁曲线的交点就是磁钢工作点,由磁钢工作图求出电机空载时的必和值,再由式黔、求出少,利用下式求出、一必洲,、将了、。、。、吗二代入式、的,可求出中。、。、币,和。做图过程如 图所示。考虑饱和时的磁钢工作图式、虽导 出气隙磁通及漏磁 系数的表达式,但磁路饱和时,理。、岛均为变数,由式、仍无法进行求解。为此,必须采用做图法求取磁钢工作图,步骤如下心叫脚必。,必厂姚幽磁势图主磁路不饱和 时的等
6、值磁路图假设一 系 列气 隙磁通,进 而求出对应于每一气 隙磁通下的气隙磁势、及漏磁通屯。根据铁磁材漏磁路部分的尺寸大小,求出对应磁势一的磁场强度一式中了漏磁路长度一一图不计饱和 及附,加气隙时的磁钢工作图假设一系列的必。,求出与之对应的主磁路总磁势。由式第三式,求出少。由式、求出 少、。由式第一式求出必。再 由式第五式求出、作必、一厂曲线及、一小弘稀土永磁同步 电动机磁路计算方法一毋曲线,。一曲线与磁钢退磁 曲线的交点就是钢工作点,求出中、大小。利用一一中求出,查一中。,中,中,曲线上对应于的交点,即可求出中。、中、和必,。将小、代入式,求出漏磁系数。以上做图过程如图所示。仍可参考上节方法,
7、只是中。一曲线应在空载磁化曲线的基础上平移“距离即可,如图所示。几点讨论影响漏磁系数的因素负载磁钢工作图图中,电机负载 时磁势、并。,此时的联立方程仍具式的形式,仅第二式不 同必 日一曰。一议叫耀必一曰。必卜科牛遇必磁势考虑饱和时磁钢工作 图由式可见,漏磁系数与、,和口有关,由于是常数,和召、和磁路饱和程度有关,因此影响漏磁系数。的因素可归为如下几点漏磁 系数和主磁路的饱和程度有关,随磁路饱和程度的增加,当减少,因而二增大。,这种电机的漏磁系数比普通电机增加一项川召,了和这部分漏磁路的尺寸密切相关,当该漏磁路变大时,川。增加较多,使迅速增加。漏磁系数和附加气隙无关。这是因为主磁通和漏磁通都经过
8、附加气 隙的缘故。但不等于附加气隙对主磁通没有影响,实际上,附加气隙的存在,使磁钢外磁路的磁阻增大,。减小,由式可见,中。减小。一、一曰户洲一图日、一必士己。铁磁材料部分漏磁导必一必。必一必,一 姚一十凡、必一必,一曰。必,是指电机纯铁磁材料漏磁 路部分的磁导,它和这部分的尺寸密切相关,和主磁通大小也有一定关系,下边分别讨论不 同情况下的变化情况,讨论时,认为主磁路不饱和,并忽略附加气隙的影响。漏磁路尺寸一定,主磁通变化时,的变化由式、得议嗜樱,磁势图负载磁钢工作图比较式、和式可见,仅第二式形 式不 同,因此磁钢工作图的求解步骤式中,、可 由、查磁化曲线求得。实际上,由式可 见,因了很 小,即
9、使、较 小时,万厂仍具有很大的数值。因此,当毋。在较大范 围变化时,由,求 出的、值变化并不大。可近似认为不变。于是 由式可看 出,一一微 电机年第卷第期总第期厂与必、成 反比例变化,而由式可见,当和必,与凡 成比例变化。因此,这部分漏近似不变时,纯铁磁材料部分 的漏磁通也磁电路截面积的增大将引起漏磁的增加,因基本不变。由此可得 出结论主磁通在一定范而设计电机时,必须将其降到最低限度,一般围变化时,纯铁磁材料部分漏磁通基本不变,以满足电机机械强度要求为原则。因此,随主磁通增大,相应的漏磁系数减小。漏磁路长度变化对了的影响计算实例图 由式可见,当漏磁路长度增加 时,成比例减小,相应 的了也减小,
10、因此由式用本 文提供的方法设计了一台可知,减 小,由式可知,。、减一型纺织专用稀土永磁 同步电动机。该 电小。定量分析表明,当,较小时,变化较机额定功率,极。磁路计算数据为大,但当足够大时,基本不变,此时,一义一和,也基本不变。因此,设计 电机时,必须。一只。一保证纯铁磁材料漏磁路有足够的长度。介一。只。月漏磁路截面积变化对的影响二只一当,不变时,一 定 主 磁通下对应的,磁路计算如表如示。恒定,即恒定。由式、可见,当表磁路计算表麟性性能能计算值值气气隙磁密密、只一“气气隙磁通通吐断断一“气气隙磁势势韭空空气隙漏磁通通斗小小又一“铁铁磁材料漏磁密密斗火一“铁铁磁材料漏磁通通少少,一”磁磁钢总磁
11、通通城城小小、一”漏漏磁系数数连、口口口口口口口口稀土材料选用。,其一只一、。、一火一、一只气作磁钢工作图,可求得 空载时小、。一又一“少。一火一吕必。中了。火。一负载时,、一,由磁钢工作图可求得负载时小对一又一吕稀土永磁 同步电动机磁路计算方法必。丫一“中十毋、只一“数值分析和试验结果。一已知该电机,一匝,己,一,一于是反算出电机空载气隙磁通。聚毋。利用有限元法对上述 电机进行磁场数值计算,可较精确求出磁场分布情况,表将其与空载时磁路计算结果进行对比。表磁路计算结某与有限元结果对比单位又一吕。一办,一又一“隆能能磁钢总磁通通气隙磁通通漏磁通通甄甄甄。妈。免。十必磁磁路法法数数值法法误误差与有
12、限元法和磁路计算方法结果比较可见,误差仅和。由此可得 出结一沦,本文提供的稀土永磁同步电动机的磁路计算方法是可行的、实用的,能满足工程设计的需要。参考文献电机制成后,对电机进行 了试验分析。利用一台原动机将上述 电机拖至同步速 度,用电压表测 出其 空载相 电势陈峻峰永磁电机机械工业 出版社,米春亭稀土永磁同步电机设计分析与涡流场计算硕士毕业论文,韶陆鹤庆纺织用高效稀土永磁同步电动机设计毕业论文,酉一,皿。盯。一,王,更仁,、。,。、,无铁转子伺服电机高转矩步进电动机无铁转子伺服电机具有快速点动能力,而且转矩与惯量比值较高。该 电机可用于模似转速计的快速控制和光学编码器的定位控制。双回路伺服可使电机在极短的时间 内实现精确的定位控制该电机的设计特点是外径小、转子惯量低、外磁性强、低速时无齿槽效应、无滞后现象和涡流损耗。系列高转矩步进电动机已应用于运动控 制生产中。该电机可在迅速加速和减速时提供较高 的转矩惯量。输出转矩范围为。一,电机 结构为立式轴伸式。主要用于编码器和要求防水结构的产品上,通过。步实现步进。杜宗潇译 自,一
