無軸承開關(guān)磁阻電機徑向電磁力模型_圖文

1、 382 電 機 與 控 制 學(xué) 報 第 13 卷 由于上述采用的用于對比的線性模型中沒有考 慮轉(zhuǎn)子偏心 , 圖 9 和圖 10 中僅將本文模型和有限元 仿真的結(jié)果做了對比 , 而沒有和線性模型做比較 。 可以看出 , 本文模型比較準確地計及了轉(zhuǎn)子偏心 , 雖 然由于磁化曲線擬合 、 模型的近似 , 以及麥克斯韋應(yīng) 立法積分路徑選擇等原因使得模型還存在一定誤 差 。但由于電機運行過程中的磁飽和本身是一個復(fù) 雜的非線性問題 , 它不僅和電機材料本身有關(guān) , 而且 和電機的結(jié)構(gòu)參數(shù)以及控制參數(shù)息息相關(guān) , 要完全 準確無誤地描述電機的磁飽和比較困難 。本文模型 較現(xiàn)有的無軸承開關(guān)磁阻電機數(shù)學(xué)模型相

2、比 , 可以 為無軸承開關(guān)磁阻電機的離線分析提供更為可靠的 理論依據(jù) 。 這和電機實際運行中的磁飽和特性是相一致的。 5 結(jié) 語 本文基于麥克斯韋張量法和磁路法 , 推導(dǎo)了一 種無軸承開關(guān)磁阻電機徑向電磁力的數(shù)學(xué)模型 。該 數(shù)學(xué)模型彌補了已有的數(shù)學(xué)模型對磁飽和情況考慮 不周的不足 ,通過有限元分析法進行驗證 ,結(jié)果表明 新模型能夠準確的描述電機在磁飽和狀態(tài)下產(chǎn)生的 徑向懸浮力的大小 , 為電機運行狀態(tài)的離線分析和 電機本體的設(shè)計提供了更為可靠的理論依據(jù) 。由于 該模型以計算定子極所受徑向力為基礎(chǔ) , 因此為研 究無軸承開關(guān)磁阻電機的電磁振動和噪聲帶來了方 便 。同時此數(shù)學(xué)模型也可適用于普通的開

3、關(guān)磁阻 電機 。 參 考 文 獻: 1 CAMERON D E, LANG J H, UMAS S D. The origin of acoustic noise in variable2reluctance motors C / / Conference R ecord of the 1989 IEEE Industry A pplica tions S ociety A nnual M eeting , October 1 - 5, 1989, San D iego, USA , 1989, 1: 108 - 115. 2 吳建華 . 開關(guān)磁阻電機設(shè)計與應(yīng)用 M . 北京 : 機械工業(yè)出版

4、 社 , 2006. 3 BESBES M , REN Z, RAZEK A , et a l . V ibration diagnostic for doubly salient variable reluctance motors C / / P roceed ings of ICEM 1994, Paris, France, 1994: 415 - 418. 4 鄧智泉 ,楊鋼 ,張媛 ,等 . 一種新型的無軸承開關(guān)磁阻電機數(shù)學(xué) 模型 J . 中國電機工程學(xué)報 , 2005, 25 ( 9 : 139 - 146. DENG Zhiquan, YANG Gang, ZHANG Yuan,

5、 et al . An innova2 tive mathematical model for a bearingless switched reluctance motor J . P roceed ings of the CS EE , 2005, 25 ( 9 : 139 - 146. 5 TAKEMOTO M , SH I MADA K, CH I BA A , et a l . A design and characteristics of s witched reluctance type bearingless motors: USA , NASA /CP - 1998 - 20

6、7654 P . 1998 - 09 - 15. 6 TAKEMOTO M, SUZUKI H, CH I BA A, et al . I mp roved analysis of a bearingless s witched reluctance motor J . IEEE Trans . Indus2 try A pplication , 2001, 37 (1 : 26 - 34. (下轉(zhuǎn)第 388 頁 © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 3

7、88 39 ( 5 : 2621 - 623. 電 機 與 控 制 學(xué) 報 第 13 卷 18 ( 5 : 32 - 36. YAN Xiuke, X IE Dexin, GAO Zhangxie, et a l . Research on in2 tegration path selection of maxwell stress tensor method used in e2 lectromagnetic force FEM analysis J . Transactions of Ch ina E lectrotechn ica l Society , 2003, 18 ( 5 : 3

8、2 - 36. 8 王道涵 ,王秀和 ,仲慧 ,等 . 三相不對稱供電自起動永磁同步電 動機的仿真研究 J . 中國電機工程學(xué)報 , 2005, 25 ( 19 : 152 - 156. WANG Daohan, WANG Xiuhe, ZHONG Hui, et a l . Sim ulation of three2 phase line2start permanent magnet synchronous fed by un2 balance voltages J . P roceed ings of the CS EE , 2005, 25 ( 19 : 152 - 156. 9 HO

9、S L, FU W N. An incremental method for studying the steady state performance of induction motors using tim e stepp ing finite el2 ement model J . ( 2 : 1374 - 1377. 10 HO S L, L I H L, FU W N , et a l . A novel app roach to circuit2 field2torque coup led tim e stepp ing finite element modeling of e2

10、 lectric machines J . IEEE Transactions on M agnetics, 2000, 36 ( 4 : 1886 - 1889. 11 唐任遠 . 現(xiàn)代永磁電機理論與設(shè)計 M ,北京 : 機械工業(yè)出版 IEEE Transactions on M agnetics, 1997, 33 13 COULOMB J L , MEUN IER G . Finite element imp lementantion of virtual work p rincip le for magnetic of electric force and torque computa

11、tion J . ( 5 : 1894 - 1896. 14 胡敏強 ,黃學(xué)良 . 電機運行性能數(shù)值計算方法及其應(yīng)用 M . IEEE T ransaction on M agnetics . 1984, 20 南京 : 東南大學(xué)出版社 , 2003. 15 楊玉波 ,王秀和 ,丁婷婷 . 一種削弱永磁同步電動機齒槽轉(zhuǎn)矩 的方法 J . 電機與控制學(xué)報 , 2008, 12 ( 5 : 520 - 523. YANG Yubo, WANG Xiuhe, D I N G Tingting . Method of reduc2 ing cogging torque of solid 2rotor

12、permanent magnet synchronous motors J . E lectricM ach ines and Con trol, 2008, 12 ( 5 : 520 523. 社 , 2008. 12 閻秀恪 ,謝德馨 ,高彰燮 ,等 . 電磁力有限元分析中麥克斯韋 (編輯 : 于智龍 應(yīng)力法的積分路徑選取的研究 J . 電工技術(shù)學(xué)報 , 2003, (上接第 382 頁 7 TAKEMOTO M , CH I BA A , AKAGI H, et a l . Radial force and torque of a bearingless switched relucta

13、nce motor operating in a re2 gion of magnetic saturation J . IEEE Transactions on Industry A p2 plication , 2004, 40 ( 1 : 103 - 112. ber 3 - 7, 1999, Phoenix, USA , 1999, 4: 2250 - 2258. 11 HUSA I N I, RADUN A V , NA IRUS J. Unbalanced force calcula2 tion in switched2reluctance machines J . IEEE T

14、ransactions on M agnetics, 2000, 36 ( 1 : 330 - 338. 8 曹鑫 ,鄧智泉 ,楊鋼 ,等 . 無軸承開關(guān)磁阻電機麥克斯韋應(yīng)力法 12 RADUN A V. Design considerations for the s witched reluctance motor J / / IEEE T ransactions on Industry A pplica tions, 1995, 31 ( 5 : 1079 - 1087. 13 ANWAR M N. D esign of Sw itched R eluctance M achines fo

15、r L ow 2 acoustic2noise and W ide2speed 2range O pera tion D . Akron: Uni2 數(shù)學(xué)模型 J . 中國電機工程學(xué)報 , 2009, 29 ( 3 : 78 - 83. CAO Xin, DENG Zhiquan, YANG Gang, et a l . Mathematical model of bearingless switched reluctance motors based on maxwell stress tensor method J . P roceed ings of the CS EE , 2009, 29 ( 3 : 78 - 83. 9 湯蘊璆 . 電機內(nèi)的電磁場 M . 北京 : 科學(xué)出版社 , 1981. 10 GARR IGAN N R, SOONGW L , STEPHENS C M , et a l . Radial force characteris