微西瑪電機(jī)杯型鐵路電機(jī)轉(zhuǎn)子中的功率損耗

時(shí)間：2019-12-24 19:01

　r設(shè)計(jì)分析微電機(jī)杯型轉(zhuǎn)子中的功率損耗鐘思正（湖北工業(yè)大學(xué)，湖北武漢430068）當(dāng)電流Jds在導(dǎo)體中流過，導(dǎo)體的截面尺寸遠(yuǎn)小于其長(zhǎng)度，若設(shè)距考察點(diǎn)的距離為r，則其值：交流伺服電動(dòng)機(jī)有兩個(gè)鐵磁材料制成的定子和一個(gè)鋁質(zhì)的杯形轉(zhuǎn)子。氣隙中的磁場(chǎng)在電機(jī)的不同工作狀態(tài)式（4）、（5）的解給出圖中I、、三個(gè)部分矢位的綜合表達(dá)式為：。

　　這里，由矢位的定義B=rotA，可得：（下轉(zhuǎn)第34頁）微電機(jī)杯型轉(zhuǎn)子中的功率損耗轉(zhuǎn)子中磁位函數(shù)的表達(dá)式，根據(jù)邊界條件定出積分常數(shù)，確定磁位函數(shù)。再寫出轉(zhuǎn)子中的功率損耗表達(dá)式，最后導(dǎo)得杯型轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)時(shí)損耗與脈振磁場(chǎng)時(shí)損耗的關(guān)系，從而可由后者算出前者。

　　交流伺服電動(dòng)機(jī)和交流測(cè)速發(fā)電機(jī)都具有杯型轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)，杯型轉(zhuǎn)子多為鑄鋁或銅，均為非磁性材料，其中損耗占較大比例，值得深入研究。

　　在非磁性（線性）介質(zhì)中，若已知其中電流密度j的分布，則由電流產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度B可以借助輔助矢量A（稱磁位矢量）計(jì)算，它滿足下式：于是磁感應(yīng)強(qiáng)度B可據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度線的連續(xù)性：divB= 0求出，或由磁位矢量的同一性divrotA=0算出。如給定電流密度J的分布，則磁位矢量A的值可以根據(jù)下述公式算出：下，從不移動(dòng)的交變磁場(chǎng)到橢圓或圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。今在電機(jī)軸向中部垂直剖視（圖中xoz平面）。

　　杯型轉(zhuǎn)子微電機(jī)計(jì)算用圖設(shè)電機(jī)定子繞組無限薄，具有面電流密度為Jl（沿y軸方向）定子中的線負(fù)載在其表面形成隨時(shí)間交變的駐波。根據(jù)符號(hào)法，可將其表示為：據(jù)磁矢位函數(shù)與線電流密度的關(guān)系再將式（3）代入普阿松方程中，可得到：考慮到歐姆定律J=7E對(duì)載流轉(zhuǎn)子，有：無位置傳感器無刷直流電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行控制34 SPEEDCOMP電壓和斜波振蕩器進(jìn)行比較產(chǎn)生PWM占空比，進(jìn)行PWM脈寬調(diào)制控制，該斜波振蕩器產(chǎn)生1.7 ~3.9V的鋸齒波，由一個(gè)1.7V的箝位二極管進(jìn)行鋸齒波下降箝位，頻率由接地電容Ct確定：通過由反電勢(shì)采樣、壓控晶振和換相控制共同組成PIL鎖相環(huán)，保證了電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。

　　表1是電機(jī)正常旋轉(zhuǎn)一周六個(gè)開關(guān)功率管的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)，而開關(guān)管的導(dǎo)通觸發(fā)時(shí)鐘則是由壓控晶振VCO的振蕩頻率提供的。

　　表狀態(tài)輸出輸入采樣2.5需要保證PWM速度正常工作采用PWM工作方式能實(shí)現(xiàn)無級(jí)平滑調(diào)速，PWM調(diào)速直接影響了電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。

　　同樣以ML4425為例，控制方法有：一是利用10kn的可調(diào)電位器連接在Vre：和GND之間，將可調(diào)端連接SPEEDSET端，調(diào)整電位器進(jìn)行速度控制；二是加數(shù)模轉(zhuǎn)換器DACs后，利用微處理器進(jìn)行速度控制。

　　速度控制環(huán)補(bǔ)償連接如所示。來自SPEEDSET腳速度設(shè)定信號(hào)和來自SPEEDFB腳速度反饋信號(hào)通過誤差放大器進(jìn)行比較、放大，輸出電壓到SPEEDCOMP腳，該電壓被3.9V的上拉箝位二極管和一個(gè)1.7V的下拉箝位二極管同時(shí)作用，箝位在1~4.6V之間，保護(hù)速度控制環(huán)不會(huì)太“緊”。

　　（上接第21頁）強(qiáng)度的法向分量值相等而磁感應(yīng)強(qiáng)度的切向分量值相為零。

　　轉(zhuǎn)子中的電流密度由下式確定：：=7E=-借助波印廷矢量，可寫出轉(zhuǎn)子中的功率損耗表達(dá)式為：根據(jù)這一矢量在z=時(shí)的值算得z=+d時(shí)的值。

　　由于磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，其極大值依次經(jīng)過轉(zhuǎn)子圓周之各4相與C相端電壓波形。4相上、下橋臂驅(qū)動(dòng)波形4結(jié)束語由以上分析可知，要保持無位置傳感器無刷直流電機(jī)在起動(dòng)、運(yùn)行、過載等狀態(tài)下穩(wěn)定運(yùn)行，就必須要保證壓控晶振產(chǎn)生合適的工作頻率，采用合適的起動(dòng)過程，PLL鎖相環(huán)網(wǎng)絡(luò)及PWM速度反饋網(wǎng)絡(luò)的正常工作。

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