低速永磁直線同步電機自起動分析
趙新渤,焦留成
(鄭州大學電氣工程學院,鄭州450001)
摘要:介紹了低速永磁直線同步電機(PMLSM)的基本結構,通過計算電機的參數(shù),推導出
電磁力表達式,最后得到低速永磁直線同步電機自起動的條件。通過Matalah仿真模擬電機起動過程,證明了自起動條件公式的正確性,為自起動低速同步直線永磁電機模型的真正建立奠定了一定理論基礎。
關鍵詞:永磁電機;直線電機;同步電機;自同步;電磁力;仿真
1低速永磁直線同步電機自起動條件
如圖1所示,由于低速同步電機在起動過程中產生電磁推力方向是交變的,因此電機要想自起動,必須在電磁推力還沒有改變方向前就使動子加速到同步速度vR,也就是作用在動子上的沖量是否等于使動子獲得同步速度的動量[1]:
當電機的摩擦系數(shù)很小時,工程計算時可以忽略FH.這時上式可簡化為: 
式中,vs為定子同步速度;vR為動子同步速度;f為頻率。
從式(3)可以看出,低速永磁直線電機的自起動主要與****電磁力Fmax和電機動子質量m密切相關。因此要判定電機的自起動性能,首先要計算電機的****電磁推力Fmax.
2電磁推力計算
為了簡化計算,忽略漏磁,作用在定子上的電磁推力是d軸合成磁通與q軸電樞反應磁勢以及q軸磁通與d軸電樞反應磁勢相互作用產生的電磁力的代數(shù)和為[3]: 
式中,F(xiàn)a為定子磁勢;φδ為合成氣隙磁通;ζ為定子磁勢與合成氣隙磁通的夾角。
從圖2可以看出,Iq超前Idπ/2,因此Faq在空間上也超前d軸π/2,產生的電磁力為正,并考慮到d軸合成磁通為φad+φM1,得到:
2.1 與fs相關的參數(shù)Faqφad、Fadφaq和FaqφM1計算
2.2****電磁力計算
為計算簡便,將式(19)經過必要的換算,****電磁推力可寫成如下形式[3]:
軸向勵磁磁勢產生的基波磁通在定子每相繞組中感應的電勢為:
式中:φM1為永磁體產生的基波磁通.
結合式(9)得:
將式(11)和(13)代入式(7)并經過化簡得電磁推力的公式為:
由圖2可得低速永磁直線同步電機的每相電壓方程為:
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由電壓方程得到:
式中,θ為U1超前E0的角度,即功率角.
由式(16)得:
將式(17)代入式(14)得:
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