無刷直流電動機(jī)平均電磁轉(zhuǎn)矩的計算
李光友 孟傳富 (山東工業(yè)大學(xué))
l引言
平均電磁轉(zhuǎn)矩是無刷直流電動機(jī)的重要。技術(shù)參數(shù)之一,其正確計算是至關(guān)重要的。文 獻(xiàn)[1]曾對無刷直流電動機(jī)的平均電磁轉(zhuǎn)矩計算式進(jìn)行推導(dǎo),文獻(xiàn)[2][3]也給出了平均電磁轉(zhuǎn)矩的計算式,目前這些公式正被普遍用。然而以往的平均電磁轉(zhuǎn)矩計算式未考慮繞組分布和短距的影響[1-3]。
本文對常用繞組及開關(guān)電路型式的無刷直流電動機(jī)平均電磁轉(zhuǎn)矩公式進(jìn)行推導(dǎo),得出相應(yīng)的關(guān)系式,文中給出了三相閉合式繞組、全橋式開關(guān)電路無刷直流電動機(jī)平均電磁轉(zhuǎn)矩計算式。
2常用的繞組及開關(guān)電路型式
無刷直流電動機(jī)的性能與繞組型式和開關(guān)電路有關(guān),常用的繞組有二相、三相和四相繞組,開關(guān)電路有半橋式和全橋式兩種。
3平均電磁轉(zhuǎn)矩的計算
以三相閉合式繞組、全橋式開關(guān)電路為例,電路原理圖見圖1。為簡化分析,假定:
a.氣隙磁密正弦分布。
b.電樞反應(yīng)的影響不計。
c.功率管工作在開關(guān)狀態(tài),導(dǎo)通壓降為△UT不變。
d.繞組的電感不計。
3.1磁通、電勢和電流
以圖2所示轉(zhuǎn)子位置為時間起點,即等效a相線圈邊處于轉(zhuǎn)子磁極中心線下時,t=0,則各相磁通表達(dá)式為:
式中φ——每極磁通,為 
r——極距
c——電機(jī)有效長度
Bδ——氣隙磁密幅值
ω——轉(zhuǎn)子角速度,為 
P——極對數(shù)
n——轉(zhuǎn)速,r/min
式中Em——相電勢****值,為2兀fkw1Wφδ
f=Pn/60——電勢頻率
kw1——基波繞組系數(shù)
W——每相繞組串聯(lián)匝數(shù)
各相電流表達(dá)式為:
在  區(qū)間內(nèi),各相電磁功率表達(dá)式為:
式中αi——計算極弧系數(shù),磁密正弦分布時αi=π/2
平均電磁轉(zhuǎn)矩為:
式中u——電源電壓
ΔUT——功率管導(dǎo)通壓降
r——定子繞組每相電阻
3.2電磁功率與電磁轉(zhuǎn)矩
轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)過2兀電角度,電樞繞組有6種通電狀態(tài),且在每一種通電狀態(tài)下,所產(chǎn)生的平均電磁轉(zhuǎn)矩相等,各功率管的導(dǎo)通順序如附表所示。
式中ωm——機(jī)械角速度
與以往的計算式相比,相差一個繞組系數(shù)kw1,這正是繞組分布與短矩對平均電磁轉(zhuǎn)矩的影響。
采用上法同樣可得到其它各種繞組與開關(guān)電路組合的平均電磁轉(zhuǎn)矩計算式。
4結(jié)語
無刷直流電動機(jī)的平均電磁轉(zhuǎn)矩計算應(yīng)該考慮繞組分布和短距的影響,本文給出的平均電磁轉(zhuǎn)矩計算式考慮了繞組分布和短距的影響,公式更具有普遍性和實用性。
參考文獻(xiàn)
1葉金虎,徐恩海,施民生等.無刷直流電動機(jī)北京:科學(xué)出版社,1982.
2電機(jī)工程手冊編輯委員會.電機(jī)工程手冊22篇北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1984.
3上海微電機(jī)研究所編著.微特電機(jī),上海。上海科 學(xué)技術(shù)出版社,1983. |