摘要：基于magnet的仿真環(huán)境，建立了直線開關(guān)磁阻電機系統(tǒng)的仿真模型。在此基礎(chǔ)上對直線開關(guān)磁阻電機的基本特性進(jìn)行了仿真研究，獲得了對齊位置和不對齊位置的磁場分布、靜態(tài)電磁參數(shù)和動態(tài)性能仿真結(jié)果，并研究了不同開通位置和關(guān)斷位置對電機動態(tài)性能的影響，仿真結(jié)果可以指導(dǎo)直線開關(guān)磁阻電機系統(tǒng)的設(shè)計和開通、關(guān)斷位置優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：直線開關(guān)磁阻電機；magnet軟件；二維仿真

中圖分類號：tm359.4; tm352    文獻(xiàn)標(biāo)志碼：a    文章編號：1001-6848(2010}04-0024-03

    直線開關(guān)磁阻電機（簡稱lsrm），是一種特殊的直線運動電機，與旋轉(zhuǎn)式開關(guān)磁阻電機( srm)相比，它相當(dāng)于沿旋轉(zhuǎn)式srm圓周方向，將定、轉(zhuǎn)子展開，對應(yīng)轉(zhuǎn)子部分為lsrm次級，對應(yīng)定子部分為lsrm初級。直線開關(guān)磁阻電機是雙凸極可變磁阻電機，它同時具有旋轉(zhuǎn)式開關(guān)磁阻電機和直線電機的優(yōu)點，隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)和數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展，它受到了各國特別是工業(yè)發(fā)達(dá)國家的高度重視。本文利用magnet建立了lsrm本體模型和簡單的驅(qū)動電路，對其特性進(jìn)行仿真研究[3，4]。

    直線開關(guān)磁阻電機驅(qū)動系統(tǒng)由電機本體、功率變換器、位置傳感器和控制器四部分組成。建立直線開關(guān)磁阻電機模型如圖1所示，它屬于長初級短次級直線電機，運動部分為次級，其中初級極數(shù)為11個，分別為s1，s2，……，si。

   

    lsrm采用開關(guān)形式供電，要實現(xiàn)繞組通電狀態(tài)的切換，它的運行必須依賴于次級的位置信號，為三相電流提供正確的換相信息。由于magnet自帶有位置開關(guān)，可以利用模擬簡單的位置開關(guān)換相，為lsrm提供脲沖電流使電機正向或反方向運動。

    本文中的直線開關(guān)磁阻電機的結(jié)構(gòu)參數(shù)如表l。定義初級極中心線和次級極中心線重合位置為對齊位置；定義初級極中心線和次級極間中心線重合位置為不對齊位置。當(dāng)按照s₃s₆-s₂s₅-s₇s_1o-s₃s₆-----的順序依次通電時，電機向蓋軸正方向運動；當(dāng)按照s₂s₅-s₁s₄-s₃s₆-s₂s₅s₇s_l0……的順序依次通電時，電機向相反方向運動（參見圖1）。

  (1)靜態(tài)特性

  開關(guān)磁阻電機步距角公式：

 

式中，  為初級總長度；m為相數(shù)；n為初級極數(shù)。

    由式(1)可以計算出步距為20 mm，按照正方向的通電順序，設(shè)開通／關(guān)斷位置分別為0/20 mm，20 mm/40 mm，40 mm/60 mm……，分別加不同的電流，利用magnet軟件中建立的模型，對樣機仿真，可以很容易得到如圖2所示的推力特性和磁鏈特性。

   

  (2)動態(tài)特性

  開通角和關(guān)斷角是lsrm電機的重要控制參數(shù)，對電機的動態(tài)特性有著重要的影響。若改變開通角與關(guān)斷角，動態(tài)特性曲線也會有明顯的不同。圖4為正向運動，步距為20 mm，速度恒為1m/s，額定電壓為30 v電機起動時的起動相電流、推力、磁鏈仿真波形。

           

    (3)關(guān)斷位置對推力脈動的影響

    電機在基速以上運行時，一般采用角度位置控制，