無刷直流電動機平均電磁轉矩的計算
李光友 孟傳富 (山東工業大學)
l引言
平均電磁轉矩是無刷直流電動機的重要。技術參數之一，其正確計算是至關重要的。文 獻[1]曾對無刷直流電動機的平均電磁轉矩計算式進行推導，文獻[2][3]也給出了平均電磁轉矩的計算式，目前這些公式正被普遍用。然而以往的平均電磁轉矩計算式未考慮繞組分布和短距的影響[1-3]。
本文對常用繞組及開關電路型式的無刷直流電動機平均電磁轉矩公式進行推導，得出相應的關系式，文中給出了三相閉合式繞組、全橋式開關電路無刷直流電動機平均電磁轉矩計算式。
2常用的繞組及開關電路型式
無刷直流電動機的性能與繞組型式和開關電路有關，常用的繞組有二相、三相和四相繞組，開關電路有半橋式和全橋式兩種。
3平均電磁轉矩的計算
以三相閉合式繞組、全橋式開關電路為例，電路原理圖見圖1。為簡化分析，假定：
a．氣隙磁密正弦分布。
b．電樞反應的影響不計。
c．功率管工作在開關狀態，導通壓降為△UT不變。
d．繞組的電感不計。
3．1磁通、電勢和電流
以圖2所示轉子位置為時間起點，即等效a相線圈邊處于轉子磁極中心線下時，t=0，則各相磁通表達式為：
式中φ——每極磁通，為  r——極距
c——電機有效長度
Bδ——氣隙磁密幅值
ω——轉子角速度，為  P——極對數
n——轉速，r／min
式中Em——相電勢****值，為2兀fkw1Wφδ
f=Pn/60——電勢頻率
kw1——基波繞組系數
W——每相繞組串聯匝數
各相電流表達式為：
在  區間內，各相電磁功率表達式為： 式中αi——計算極弧系數，磁密正弦分布時αi=π/2
平均電磁轉矩為：
式中u——電源電壓
ΔUT——功率管導通壓降
r——定子繞組每相電阻
3．2電磁功率與電磁轉矩
轉子每轉過2兀電角度，電樞繞組有6種通電狀態，且在每一種通電狀態下，所產生的平均電磁轉矩相等，各功率管的導通順序如附表所示。
式中ωm——機械角速度
與以往的計算式相比，相差一個繞組系數kw1，這正是繞組分布與短矩對平均電磁轉矩的影響。
采用上法同樣可得到其它各種繞組與開關電路組合的平均電磁轉矩計算式。
4結語
無刷直流電動機的平均電磁轉矩計算應該考慮繞組分布和短距的影響，本文給出的平均電磁轉矩計算式考慮了繞組分布和短距的影響，公式更具有普遍性和實用性。
參考文獻
1葉金虎，徐恩海，施民生等．無刷直流電動機北京：科學出版社，1982．
2電機工程手冊編輯委員會．電機工程手冊22篇北京：機械工業出版社，1984．
3上海微電機研究所編著．微特電機，上海。上海科 學技術出版社，1983． |
