復合實心轉子磁阻電動機起動性能分析
程 明 （東南大學）
【摘要】運用狀態(tài)變量法，建立磁阻電動機暫態(tài)性能的數(shù)學模型，導出了磁阻電動機狀態(tài)方程的直接表達式，并采用定步長四階龍格一庫塔法對復合實心轉子磁阻電動機的起動性能進行數(shù)字仿真計算，所得結果與試驗值較為一致。與凸極實心轉子磁阻電動機相比，復合實心轉子磁阻電動機轉矩、轉速脈動小，暫態(tài)過程短。
【敘詞】磁阻電動機，實心轉子，狀態(tài)方程，數(shù)學模型，起動，性能，數(shù)字仿真
引 言
磁阻電動機具有結構簡單、牢固耐用、運行可靠和價格低等優(yōu)點，近年來國內外學者作了大量深入的理論和試驗研究，提出了多種轉子結構，電機性能指標明顯提高。到目前為止，磁阻電機的轉子型式歸納起來主要有凸極式、分塊式、磁障式等幾種。其中，凸極式結構******，但電機性能較差，分塊式和磁障式電機的性能較好，但結構較復雜。通常，磁阻電動機的轉子由硅鋼片疊成。b.j.chalmersn首次在磁阻電動機中采用了實心轉子結構。與疊片轉子磁阻電機相比實心轉子磁阻電動機不僅結構更簡單、牢固，而且易于加工，電機的起動特性好。但是，當電機極數(shù)大于4時，實心轉子只宜呆用凸極式結構，因此電機穩(wěn)態(tài)性能不佳。本文在綜合分析磁障式轉子和實心轉子特點的基礎上，提出了在凸極實心轉子外面再套一個薄壁鋼套，構成所謂的復合實心轉子，結構如圖l所示。
復合實心轉子磁阻電機既保留了實心轉子電機的優(yōu)點，又具有磁障式磁阻電機的主要特點，電機損耗減小，效率較高，牽入轉矩較大。由于在實際應用中，不僅要求磁阻電機具有良好的穩(wěn)態(tài)性能，在暫態(tài)性能方面也應滿足可靠運行的要求。因此，本文對復合實心轉子磁阻電機的起動特性進行分析，這對復合實心轉子磁阻電機的研制、開發(fā)和使用有著實際的意義。
1數(shù)學模型
在a、b、c座標系下，磁阻電機的電機電壓方程為：
據(jù)此不難導出磁阻電機在a，b，c座標系下的狀態(tài)方程，但是，電機繞組的自感和互感系數(shù)皆為轉子位置角日的周期性函數(shù)，這樣會給分析計算帶來一定困難，為此，引入如上的dqo變換。
對電流和磁鏈有類似的變換關系。經運算可得
磁鏈方程為
將式(4)代入式(3)，整理后可得剄dqo座標系下磁阻電機的電壓狀態(tài)方程
電磁轉矩和轉子運動方程為
式(5)、(7)、(8)即組成dqo座標中磁阻電動機的狀態(tài)方程。可用定步長四階龍格一庫塔法進行求解。
為了直觀，便于同試驗結果比較，定子d，q軸電流應轉換為a、b、c相電流輸出，其逆變換為
在對稱運行情況下．fo=0，則口相電流為
2計算結果及分析
一臺550w，380v．2a，5hz，y連接，3相4極的復合實心轉子磁阻電動機，其轉子結構如圖1所示，它的主要參數(shù)為
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