混合式直線步進電動機的非線性分析
劉賢興（江蘇理工大學鎮江212013）
摘 要 從非線性參數的分析出發，考慮直線步進電動機的渦流和磁滯損耗等非線性因素，提出了混合式直線步進電動機的非線性模型，仿真和實測結果驗證了該模型的正確性。
敘 詞 直線電動機步進電動機動態特性非線性分析
1引 言
目前國內外對直線步進電動機的研究著重于新產品的開發和設計，但由于直線步進電動機多用于精密測量、控制、驅動等場合，不僅對其靜態性能，而且對其動態性能均有較高的要求。而對直線步進電機靜動態性能的分析大多建立在線性計算的基礎上，其計算結果與實測數據有一定的誤差，因此采用線性模型對直線步進電動機設計的指導作用有很大的局限性[2]。本文從解決直線步進電動機的渦流和磁滯損耗等非線性因素出發，建立其非線性數學模型，并通過計算機仿真和實驗測量，得出其動態力速特性曲線，用來驗證其模型的正確性。
2混合式直線步進電動機的非線性模型建立
該模型忽略了直線步進電動機的渦流和磁滯損耗，而直線步進電動機的渦流和磁滯損耗實際上就是鐵損耗，為了提高模型的精確性，必須考慮非線性因素，建立其非線性數學模型。
2.1新模型的建立
假設：
(1)新模型應該有一條支路來等效鐵損耗，即該支路流過一個假定的鐵損耗電流i。，故新模型是多支路的。
(2)用一個假設的電阻r。消耗的能量來模擬鐵損耗。
(3)鐵損耗依賴于整個磁鏈妒，因此電阻r。應與電感/和反電動勢e相并聯。
(4)鐵損耗依賴于頻率廠，因此r。是廠的敏感函數。
(5)忽略負載損耗。
根據上述假設，可得直線步進電動機的非線性模型，如圖2所示。
2.2 非線性數學模型建立
由非線性模型可得：
將式(4)代入式(1)得：
對于兩相混合式直線步進電動機，a相繞組和b相繞組所加電壓相應為正弦電壓和余弦電壓。即：
在一個周期[0，27]內，動子移動一個齒距r
假設極下氣隙磁導變化是位置的正弦函數，因此可得磁鏈：
每相反電動勢為：
令驢。=k，即反電動勢系數．則得：
考慮到輸入電壓和反電動勢的周期性和對稱性，在半個周期內即∞f∈[0，丌]，考慮平均功率就可以了。
直線步進電動機的平均功率：
由此可得直線步迸電動機的數學模型
由于r是頻率f的非線性函數，所以也是非線性的，考慮電感的飽和效應，l是電流i和動子位置的函數。故上述數學模型是非線性的。
2.3線圈電感和鐵損耗電阻的測量
為了對非線性數學模型進行計算機仿真，采用實驗方法測出電感和鐵損耗電阻。根 |
