混合式步進電動機繞組電感的研究(1)
程 智(浙江大學杭州310027)
摘 要 采用簡化磁網絡模型，對二相混合式步進電動機相繞組的電感以及繞組間的互感進行基礎的分析，表明既使在簡化情況，齒層磁導僅含有恒定分量及基波分量，且為線性時，繞組電感也不是恒定值，與轉子位置有關；相繞組間的互感也不為零，也是隨轉角變化的2次諧波分量。分析過程揭示了電感和互感隨轉角變化的機理，與軸向分量磁通密切相關。
敘 詞 步進電動機繞組電感互感
1 引 言
為了對混合式步進電動機系統(tǒng)的各類運行問題進行深入的研究，給電動機、驅動器及應用系統(tǒng)的優(yōu)化設計指出方向，建立精確的分析模型是一項重要的基礎研究，至今還有很多工作要做[2]。其中，電動機繞組的電感是最為重要的參數(shù)，它的確描述與表達很是復雜�；旌鲜讲竭M電動機磁系統(tǒng)的結構及運行方式皆較為特殊，按常規(guī)電機的結構及運行方式得出的概念直接套用，常常會導致錯誤的認識。
因此，對混合式步進電動機的繞組電感作一些基礎 與轉子位置的關系等，為電感模墅的進一步精確化的分析十分必要。
2 簡化磁網絡模型
本文從簡化的磁網絡模型出發(fā)，用線性分析 的方法，對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、互感與齒層磁導參數(shù)的關系及以典型結構的二相8極混合式步進電動機為例進行討論，其原理性結構如圖1所示。為了清楚起見，采用最簡化的磁網絡模型，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。這類簡化不會對定性分析的結論有原則性的影響，需作定量考慮時也沒有原則性的困難。定子8個極中，在一條直徑上相對的2個磁極電磁狀態(tài)完全相同，可以合并，這樣電機的每一端僅有4條支路，如圖2所示.圖中相應極上的磁勢，它們的值由繞組內的電流值、繞組每極匝數(shù)及電流方向決定. 的齒層磁導。aa2、ab2、ac2及ad2則為(ⅱ)端鐵心段相 只有轉子永磁體產生的磁通，圖2簡化為一簡單的直應極的齒層磁導。這些磁導參數(shù)都是轉子位置角的 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)各個極錢圈的角繞向及連接，可得到a相和b相繞組的總磁鏈為：
am為永磁體 里的內部磁導，f為永磁體的磁勢。
坐標，以轉子小齒中心線與參考坐標間的夾角表示是考慮永磁體內部磁壓降的系數(shù)。如果a。轉子的角使置，如圖3所示。不計周期性磁導函數(shù)的 內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，可得：
(ⅱ)端轉子鐵心相對于(i)端錯位1/2齒距
3定子繞組電流為零
把永磁體看成一個等效的勵磁繞組，則等效勵磁繞組與定子相繞組之間的互感為：
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