開關(guān)混合式電動(dòng)機(jī)的研究
王宗培 鄭大鵬（哈爾濱工業(yè)大學(xué)150001）
【摘 要】介紹開關(guān)混合式電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，指出開關(guān)混合式電動(dòng)機(jī)具有進(jìn)行系統(tǒng)研究和開發(fā)的價(jià)值，開拓其應(yīng)用領(lǐng)域可以發(fā)展成為一類新型電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品。
【敘 詞】開關(guān)混合式電動(dòng)機(jī)特點(diǎn)實(shí)驗(yàn)研究
1概述
開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)(switched vr motor-svrm)這個(gè)名詞已經(jīng)為人們所熟悉，它是由雙凸極結(jié)構(gòu)的磁阻電動(dòng)機(jī)加上轉(zhuǎn)子角位置閉環(huán)控制構(gòu)成的新型調(diào)速電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，經(jīng)過10多年的研究、開發(fā)和商品化，由于它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、調(diào)速和運(yùn)行性能良好的特點(diǎn)，在迅速發(fā)展的調(diào)速電動(dòng)機(jī)領(lǐng)域內(nèi)占領(lǐng)了一席之地。
雙凸結(jié)構(gòu)的磁阻電動(dòng)機(jī)，它是小容量同步電動(dòng)機(jī)的一種結(jié)構(gòu)類型，或者是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的一種類型。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)或小容量同步電動(dòng)機(jī)，廣泛應(yīng)用的主要有三種結(jié)構(gòu)類型，即磁阻(vr)式、永磁(pm)式和混合(hb)式。從原理上很容易推論，與開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)類似，將永磁式電動(dòng)機(jī)和混合式電動(dòng)機(jī)加上轉(zhuǎn)子位置閉環(huán)控制．當(dāng)然也可以構(gòu)成開關(guān)永磁電動(dòng)機(jī)(switched pm motor-spmm)和開關(guān)混合式電動(dòng)機(jī)(switched hb motor-shbm)，可是這二個(gè)名詞卻幾乎沒有聽到過。
事實(shí)上，通常所說的無刷直流電動(dòng)機(jī)(bldcm)，就是指的永磁式同步電動(dòng)機(jī)或永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)加上轉(zhuǎn)子位置閉環(huán)的系統(tǒng)．詳細(xì)一點(diǎn)應(yīng)稱為永磁式（方波）無刷直流電動(dòng)機(jī)(pmbldcm) ，也就是開關(guān)永磁電動(dòng)機(jī)(spmm -pmbi_dcm)，只是習(xí)慣上不這樣稱謂。與永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)這個(gè)名稱相對(duì)應(yīng)，將磁阻式和混合式同步電動(dòng)機(jī)或步進(jìn)電動(dòng)機(jī)加上位置閉環(huán)控制的系統(tǒng)，便成了磁阻式無刷直流電動(dòng)機(jī)(vrbldcm)和混合式無刷直流電動(dòng)機(jī)(hbbldcm)。顯然，這里所述的磁阻式無刷直流電動(dòng)機(jī)，就是前面所述的開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)( vrbi。dcm—svrm)，同樣混合式無刷直流電動(dòng)機(jī)與開關(guān)混合式電動(dòng)機(jī)這二個(gè)名詞也是相同的(shbm =hbbildcm)。
同步電機(jī)或步進(jìn)電動(dòng)機(jī)加上位援閉環(huán)控制，構(gòu)成了近代迅速發(fā)展起來的很有前途的新型電動(dòng)機(jī)，其中永磁電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子位黃閉環(huán)系統(tǒng)，通常稱為（永磁方波）無刷直流電動(dòng)機(jī)．已進(jìn)行了廣泛的研究和開發(fā)，發(fā)展了多種成熟的產(chǎn)品．應(yīng)用于寬廣的領(lǐng)域，并將進(jìn)一步發(fā)展，更多地取代有刷的直流電動(dòng)機(jī)；磁阻電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)予位毀閉環(huán)系統(tǒng)，則常常破叫做開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)，也被作為-種專門的新型電動(dòng)機(jī)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究和開發(fā)獲得相當(dāng)?shù)陌l(fā)展。
只有混合式電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)予位置閉環(huán)系統(tǒng)，把它叫做開關(guān)混合式電動(dòng)機(jī)，或哲叫做混合式方波無刷直流電動(dòng)機(jī)．人們都感到很陌生。作者認(rèn)為，這類電動(dòng)機(jī)也具有進(jìn)行系統(tǒng)研究和開發(fā)的價(jià)值，開拓其應(yīng)用領(lǐng)域也具有發(fā)展成一類新型電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品的前景。
2混合式電動(dòng)機(jī)的一個(gè)特點(diǎn)
與磁阻式電動(dòng)機(jī)相比，在其他條件相同時(shí)．混合式電動(dòng)機(jī)的一個(gè)特點(diǎn)是勵(lì)磁安匝明顯地小。這意味著，繞組電流相同時(shí)匝數(shù)較少，繞組電感便顯著減小；或者繞組匝數(shù)相同，電感相近，則電流減小。總之，混合式電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁功率比磁阻式小，這對(duì)功率驅(qū)動(dòng)器的配套有利，利于功率驅(qū)動(dòng)部分成本的降低、損耗減小和可靠性提高。
理論分析和實(shí)際研究表明，磁阻式電動(dòng)機(jī)和混合式電動(dòng)機(jī)的每極勵(lì)磁安匝與電機(jī)的齒距值有直接關(guān)系。例如，圖1所示的是我國磁阻式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)額定勵(lì)磁安匝統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的平均曲線[6]，曲線表明了每極勵(lì)磁安匝隨轉(zhuǎn)子齒距增大而上升的明顯趨勢(shì)和規(guī)律（曲線僅僅是統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的平均值，不可能與具體電機(jī)的數(shù)據(jù)完全一致）。可見，在相同或相近齒距時(shí)，比較磁阻式和混合式電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁安匝才是比較合理的。為此選了兩種電動(dòng)機(jī)，它們具有相同的機(jī)殼外徑和轉(zhuǎn)子齒數(shù)。
圖2表示130byg3100d型混合式電動(dòng)機(jī)的保持轉(zhuǎn)矩特性，在保持轉(zhuǎn)矩特性上偏于飽和但不過分飽和的點(diǎn)肘應(yīng)于較為合理的額定安匝值，曲線表明這臺(tái)電動(dòng)機(jī)的額定安匝值應(yīng)接近100a(不超過100a)。
圖3表示130bc3100a型磁阻式電動(dòng)機(jī)的保持轉(zhuǎn)矩特性，曲線 |
