開關磁阻平面電機電磁特性分析
馬春燕，李更新，王振民
(太原理工大學，太原030024)
摘要：為了加快開關磁阻平面電機的開發(fā)與應用，詳細闡述了開關磁阻平面電機的組成結(jié)構(gòu)和運行機理。對氣隙磁導進行計算，并推導出動子3個特殊位置的電感和磁鏈解析計算式。采用ansoft maxwell 3d軟件進行了仿真實驗，應用三維有限元法分別計算3個特殊位置的電感和磁鏈，并與解析計算結(jié)果進行對比，繪制了磁化曲線。仿真實驗結(jié)果證明解析計算式的正確性，具有一定的實用價值。
關鍵詞：開關磁阻；平面電機；電磁特性；解析計算；仿真實驗
中圖分類號：tm352 文獻標志碼：a 文章編號：1001-6848(2010)05-0027-04
0引言
平面電機是一種可以直接形成平面運動的二維電機。根據(jù)電磁力產(chǎn)生原理的不同，平面電機分為步進式平面電機spm、永磁同步式平面電機、感應式平面電機和開關磁阻式平面電機srpm繼承了旋轉(zhuǎn)式開關磁阻電機起動電流小、起動力大等優(yōu)點，成為研究熱點。
1srpm結(jié)構(gòu)及運行方式
srpm由定子、動子和機械部件構(gòu)成，基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。
1.1基本結(jié)構(gòu)
(1)定子
將多個定子鐵芯沖疊裝成定子鐵芯塊，再將多個定子鐵芯塊垂直交叉拼裝成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，并用環(huán)氧膠粘接在一起固定在基座平臺上，形成srpm的定子。定子結(jié)構(gòu)如圖2所示。
(2)動子
將多個動子鐵芯沖片疊裝成動子鐵芯，在動子鐵芯窗口套裝繞組，成為單相動子如圖3所示。
兩套三相動子，一套產(chǎn)生z方向電磁推力，另一套產(chǎn)生y方向電磁推力。為了減小z方向與y方向上的磁路耦合作用，將六個相同的動子相瓦垂直、交叉、對稱地固定在動子臺架上。動子的結(jié)構(gòu)及布置形式如圖4所示。動子臺架在z方向電磁推力和y方向電磁推力的合力作用下做平面運動。
(3)機械部件
srpm是機電一體化系統(tǒng)，其中機械部件主要包括x方向?qū)蜉S和y方向?qū)蚧壗M成。y方向?qū)蚧壒潭ㄔ诨脚_上，x方向?qū)蜉S一方面通過直線軸承}動子臺架相固接，引導動子臺架x方向運動；另一方面通過滑桿支座固接在支撐鋼架上，再通過滑塊與y方向的滑軌相配合，引導動子臺架y方向運動。滑軌和滑桿同時具有支撐動子
1.2運行方式
srpm有兩種運行方式：單相通電方式和單相一兩相交叉通電方式。
(1)單相通電方式
單相通電方式就是在任何時刻只有一相繞組通電，三相繞組按照一定順序通電，動子在z方向或y方向做直線運動，相繞組通電順序見表1。
(2)單相一兩相通電方式
這種通電方式梅12 mm運動周期劃分為6個區(qū)域，在12 mm的運動周期內(nèi)，單相一兩相輪流通電。繞組通電順序見表2。
2 srpm電磁特性
2.1 srpm動子特殊位置
當srpm動子和定子都采用等齒寬結(jié)構(gòu)時（定、動子齒槽均為寬6 mm），動子有3個特殊位置下的磁化曲線族是至關重要的，如圖5所示，據(jù)此可擬合出其他位置下的磁化曲線。
2.2解析計算
由于srpm氣隙中的磁場呈三維空間分布，無法用簡單的數(shù)學公式來描述。本文基于有限元分析獲得srpm磁場分布規(guī)律，用 |
