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定位力矩的存在同样影响电机的性能和结构尺寸分析

更新时间:2023-12-14 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

在不同文献中,定位扭力有不同名称,如齿槽定位扭矩、齿槽扭矩、磁阻扭矩等,美国文献均称为。定位转矩是永磁马达的固有现象,它是在定子定子不通电的状态下,由永磁体形成的磁场同定子铁心的齿槽作用在圆周方向形成的扭矩,又称齿槽定位转矩。它的形成来自于永磁体与定子齿之间的切向力,使永磁电动机的定子有一种顺着某一特定方向与转子对齐的趋势,由此趋势形成的一种振荡力矩。它仅与定子的结构规格、定子齿槽的结构规格有关,而与定子怎么放置在槽中和各相定子中馈入多少电压等诱因无关。ZE1物理好资源网(原物理ok网)

定位扭矩对马达性能的影响,在于定位扭力会使马达惯量波动,使马达不能平稳运行,影响马达的性能。同时使马达形成不希望的震动和噪音(减速机噪音源分析及应对举措)。在变速驱动中,当占空比脉动频度与转子或定子的机械共振频度一致时,定位扭力形成的震动和噪音将被放大。定位扭矩的存在同样影响马达在速率控制系统中的低速性能和在位置控制系统中的高精度定位,随着性能更好的永磁体的日渐广泛使用,定位扭矩的问题愈发突出。ZE1物理好资源网(原物理ok网)

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1.电磁场有限元法基本原理电磁场的剖析和估算一般归结为求微分等式的解。对于常微分等式,只要由辅助条件决定任意常数以后,其解就是惟一的。对于偏微分多项式,使其解成为惟一的辅助条件可分为两种:一种是抒发场的边界所处的化学情况,称为边界条件;另一种是确定场的初始状态如何判断合力矩为零,称为初始条件。边界条件和初始条件也称为定解条件。目前,马达电磁场问题主要研究的是没有初始条件而只有边界条件的定解问题--边值问题。因为齿槽的存在,使永磁体与所对着的定子表面间的气隙磁导不均匀,形成磁阻力矩,导致马达输出扭矩脉动,在马达定子没有通电的时侯仍然存在,亦称为定位转矩。ZE1物理好资源网(原物理ok网)

定位转矩会导致震动和噪音,在个别要求马达工作有良好的平稳性的应用场合,对扭矩波动有一定的限制。因而精确估算齿槽力矩,研究减少定位扭矩的举措具有重要意义。定位扭矩的估算方式为,令栅极电压为零,只有永磁电枢作用,在不同的定子位置进行电磁场有限元估算,求得定位扭矩随定子位置的变化规律。ZE1物理好资源网(原物理ok网)

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2.转子槽开口长度对定位扭矩的抑制电磁场斥力简略地跟磁路密度的平方成反比,通过改变开口槽的形状可以减少定位转矩。对于齿槽力矩的形成,转子槽开口造成的气隙磁导变化是一个重要诱因。许多技术都是针对降低气隙磁导变化或建议起码改善气隙磁导的纹波频谱,其中最直观的方式是减少转子槽开口长度或采用磁性槽楔。此种方式同样使转子结构复杂化。更进一步,在一些特殊应用的场合或对于特殊构造的马达(如盘式马达)可采用无槽转子结构,这样有利于从根本上去除齿槽力矩。对无开口槽定子,定位转矩也为零。降低转子槽开口长度会降低嵌入定子难度。ZE1物理好资源网(原物理ok网)

定位扭力主要是由磁体和转子槽口之间的互相作用造成的,因而降低开口槽间距才能有效地抑制定位转矩。从有限元的仿真结果可知对24槽4极马达如何判断合力矩为零,定子槽开口长度越小,定位扭力越小。可见,降低转子槽口长度,可以有效地抑制定位转矩。ZE1物理好资源网(原物理ok网)

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