摘要：基于m8gnet仿真環(huán)境，根據(jù)電機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，建立了三相6/4極開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)(srm)的系統(tǒng)仿真模型。通過(guò)仿真分析，得到了電機(jī)的磁場(chǎng)分布，靜態(tài)磁鏈特性以及穩(wěn)態(tài)運(yùn)行特性；并用實(shí)際研制電機(jī)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證，仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果接近，驗(yàn)證了有限元仿真分析結(jié)果的正確性。
中圖分類(lèi)號(hào)：tm352 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：a 文章編號(hào)：1001-6848（2010）02-0023-03
開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)( srd)是由開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)本體(srm)、功率變換器、控制器和位置傳感器四部分組成。它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單堅(jiān)固，調(diào)速范圍寬，調(diào)速型性能優(yōu)異，而且在整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)都具有較高的效率，系統(tǒng)可靠性高，是各國(guó)研究和開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)之一。它兼有異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)和直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的特點(diǎn)，目前廣泛應(yīng)用于電動(dòng)車(chē)驅(qū)動(dòng)、家用電器、民用工業(yè)、航天工業(yè)和伺服系統(tǒng)等各個(gè)領(lǐng)域，市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿艽蟆?/div>
開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)分布復(fù)雜，磁路周期性變化并存在嚴(yán)重的局部飽和，其設(shè)計(jì)和性能分析與傳統(tǒng)電機(jī)差異較大，很難利用等效磁路法分析電機(jī)磁場(chǎng)。本文利用magnet對(duì)srm樣機(jī)的磁場(chǎng)分布、靜態(tài)磁鏈特性阻及穩(wěn)態(tài)運(yùn)行特性進(jìn)行了仿真，給出了一系列對(duì)設(shè)計(jì)及控制系統(tǒng)有一定指導(dǎo)意義
1 系統(tǒng)仿真模型的建立
1.1 srm電機(jī)本體模型的建立
利用magnet建立srm的二維有限元模型，建模過(guò)程如下：
(1)選擇求解平面；
(2)確定電機(jī)的結(jié)構(gòu)尺寸，域出模型；
(3)確定電機(jī)各部分的材料屬性；
(4)確定外加載荷及時(shí)間步長(zhǎng)等。
本文研宄的srm樣機(jī)采用三相6/4極結(jié)構(gòu)，定轉(zhuǎn)子材料均為dw310-35，轉(zhuǎn)軸采用10#鋼，樣機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)和主要性能指標(biāo)如表l所示。
根據(jù)表1的結(jié)構(gòu)參數(shù)，在magilet的編輯建模窗口下建立的二維幾何模型如圖1所示。
定子每槽導(dǎo)體數(shù)48，兩根直徑0.48 mm導(dǎo)線并繞。模型中定轉(zhuǎn)子間的圓將氣隙分為定子靜止氣隙和轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)氣隙兩部分。
1.3功率變換器與位置檢測(cè)建模
圖3為建立的不對(duì)稱(chēng)半橋結(jié)構(gòu)三相srd功率變換器主電路。
以a相為例，該擁有兩個(gè)主開(kāi)關(guān)pcsl、pcs4及續(xù)流二極管dl、d4。其中主開(kāi)關(guān)管pcsl、pcs4是同時(shí)導(dǎo)通和關(guān)斷的。當(dāng)pcsl、pcs4導(dǎo)通時(shí)，dl、d4截止，電源u加至a相兩端；當(dāng)pcsl、pcs4關(guān)斷時(shí)，a相繞組產(chǎn)生正向變壓器電動(dòng)勢(shì)，則dl、d4導(dǎo)通，電流通過(guò)di、d4及儲(chǔ)能電容cl續(xù)流。主開(kāi)關(guān)用magnet的位置開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)預(yù)先設(shè)置各位置開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通、關(guān)斷位置就可以為功率變換器提供正確的換相信息。
本文中a相開(kāi)關(guān)管開(kāi)通角為0度，關(guān)斷角為28度，開(kāi)通關(guān)斷周期為90度。b、c兩相開(kāi)關(guān)管開(kāi)通角分別與a相相差30度和60度，周期與a相相同。
2有限元仿真結(jié)果
2.1求解后的磁場(chǎng)及磁密分布
在srm的磁化曲線中，有四個(gè)轉(zhuǎn)子位置的磁化曲線是至關(guān)重要的。一旦獲得這四個(gè)位置下的磁化鹽線，則可以快速而精確地?cái)M舍出其它轉(zhuǎn)子位置下的磁化曲線，計(jì)算出srd的各項(xiàng)性能。這四個(gè)位置是：轉(zhuǎn)子極間中心線與勵(lì)磁極中心線對(duì)齊位置θu；轉(zhuǎn)子極前沿與勵(lì)磁極前沿對(duì)齊位置θ1；轉(zhuǎn)子極前沿與勵(lì)磁極中心線對(duì)齊位置θhr；轉(zhuǎn)子極中心線與勵(lì)磁極中心線對(duì)齊位置θa。
