基于magnet的直線開關磁阻電機仿真研究
馬慶慶，上官璇峰
（河南理工大學電氣學院，焦作454003）
摘要：基于magnet的仿真環境，建立了直線開關磁阻電機系統的仿真模型。在此基礎上對直線開關磁阻電機的基本特性進行了仿真研究，獲得了對齊位置和不對齊位置的磁場分布、靜態電磁參數和動態性能仿真結果，并研究了不同開通位置和關斷位置對電機動態性能的影響，仿真結果可以指導直線開關磁阻電機系統的設計和開通、關斷位置優化。
關鍵詞：直線開關磁阻電機；magnet軟件；二維仿真
中圖分類號：tm359.4; tm352 文獻標志碼：a 文章編號：1001-6848(2010}04-0024-03
0引 言
直線開關磁阻電機（簡稱lsrm），是一種特殊的直線運動電機，與旋轉式開關磁阻電機( srm)相比，它相當于沿旋轉式srm圓周方向，將定、轉子展開，對應轉子部分為lsrm次級，對應定子部分為lsrm初級。直線開關磁阻電機是雙凸極可變磁阻電機，它同時具有旋轉式開關磁阻電機和直線電機的優點，隨著現代電力電子技術和數字信號處理技術的發展，它受到了各國特別是工業發達國家的高度重視。本文利用magnet建立了lsrm本體模型和簡單的驅動電路，對其特性進行仿真研究[3，4]。
1 系統仿真模型的建立
1.1利用magnet建立lsrm模型
直線開關磁阻電機驅動系統由電機本體、功率變換器、位置傳感器和控制器四部分組成。建立直線開關磁阻電機模型如圖1所示，它屬于長初級短次級直線電機，運動部分為次級，其中初級極數為11個，分別為s1，s2，……，si。
1.2驅動電路模型
lsrm采用開關形式供電，要實現繞組通電狀態的切換，它的運行必須依賴于次級的位置信號，為三相電流提供正確的換相信息。由于magnet自帶有位置開關，可以利用模擬簡單的位置開關換相，為lsrm提供脲沖電流使電機正向或反方向運動。
2系統仿真結果
本文中的直線開關磁阻電機的結構參數如表l。定義初級極中心線和次級極中心線重合位置為對齊位置；定義初級極中心線和次級極間中心線重合位置為不對齊位置。當按照s3s6-s2s5-s7s1o-s3s6-----的順序依次通電時，電機向蓋軸正方向運動；當按照s2s5-s1s4-s3s6-s2s5s7sl0……的順序依次通電時，電機向相反方向運動（參見圖1）。
(1)靜態特性
開關磁阻電機步距角公式：
式中， 為初級總長度；m為相數；n為初級極數。
由式(1)可以計算出步距為20 mm，按照正方向的通電順序，設開通／關斷位置分別為0/20 mm，20 mm/40 mm，40 mm/60 mm……，分別加不同的電流，利用magnet軟件中建立的模型，對樣機仿真，可以很容易得到如圖2所示的推力特性和磁鏈特性。
(2)動態特性
開通角和關斷角是lsrm電機的重要控制參數，對電機的動態特性有著重要的影響。若改變開通角與關斷角，動態特性曲線也會有明顯的不同。圖4為正向運動，步距為20 mm，速度恒為1m/s，額定電壓為30 v電機起動時的起動相電流、推力、磁鏈仿真波形。
(3)關斷位置對推力脈動的影響
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