爪極式永磁步進(jìn)電動(dòng)機(jī)靜轉(zhuǎn)矩的計(jì)算(2)
夏． 云 (重慶微電機(jī)廠400043)
4靜轉(zhuǎn)矩的計(jì)算
與其他步進(jìn)電動(dòng)機(jī)一樣，爪極永磁步進(jìn)電動(dòng)機(jī)靜轉(zhuǎn)矩的計(jì)算，也要從等值磁路法考慮，把復(fù)雜的三維磁場(chǎng)的計(jì)算化為等值磁路的辦法求解磁路。
在應(yīng)用等值磁路法時(shí)，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(shì)全作用于轉(zhuǎn)子磁鋼上。
4-1等值磁路
對(duì)應(yīng)于圖1所示爪極永磁步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)，由于其對(duì)稱性，且2個(gè)定子分別組成的磁路又相互獨(dú)立，因此只要研究第一個(gè)定子一對(duì)爪極在內(nèi)的一個(gè)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(duì)極下半個(gè)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(gè)純電阻性網(wǎng)絡(luò)。磁勢(shì)源有f和fi，分別表示磁鋼等效磁勢(shì)的一半和定子繞組磁勢(shì)。
一對(duì)極下半個(gè)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(shí)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(shì)降fk，可由磁鋼的工作點(diǎn)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(diǎn)a即為磁鋼工作點(diǎn)。
由工作點(diǎn)a，可以得出磁通與磁勢(shì)的關(guān)系為：
將式(7)代入上式，則外部磁路的磁勢(shì)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(shí)更為明顯，實(shí)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(diǎn)也在某一范圍內(nèi)變化（如圖6中b、c兩點(diǎn)），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(diǎn)將在更大的范圍內(nèi)變化（如圖6中d、e兩點(diǎn)）
d、e兩點(diǎn)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(diǎn)應(yīng)設(shè)計(jì)在磁能積****的一點(diǎn)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(diǎn)，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 |
