中國電工技術(shù)學(xué)會活動專區(qū)
CES Conference
中國電工技術(shù)學(xué)會活動專區(qū) CES Conference
研究背景 雙三相電機(jī)比三相電機(jī)降低了電源的要求,可以采用更低電壓標(biāo)準(zhǔn)的功率器件,,系統(tǒng)的容錯性好,;磁動勢及反電動勢波形大大改善;電機(jī)推力波動明顯降低,。因此研究雙三相永磁直線電機(jī)非常重要。然而,,在直線電機(jī)中存在著由鐵芯不連續(xù)結(jié)構(gòu)引起的邊端效應(yīng)和繞組開斷引起的各相互感不對稱等現(xiàn)象,因此在推力中存在特定頻率的推力波動,,降低了推力的平穩(wěn)性。 論文方法及創(chuàng)新點(diǎn) 在結(jié)構(gòu)上,,A1相與C2相位于兩端端部,,因此改變這兩相繞組的匝數(shù),就能夠使這兩者電感與其余四相趨于平衡,,稱為不等匝數(shù)結(jié)構(gòu),。改變繞組匝數(shù)固然也會使與A1、C2耦合的相互感減小,,然而互感的數(shù)值遠(yuǎn)小于自感,,所以A1、C2匝數(shù)的稍微改變對互感的影響可以忽略不計(jì),。 理論上來講,,雙三相電機(jī)中六相繞組都可以改變匝數(shù),達(dá)到最優(yōu)的匝數(shù)值,,然而6個參數(shù)的計(jì)算比較復(fù)雜,,所以要考慮減少參數(shù)。由繞組結(jié)構(gòu)分析可得最需要調(diào)整是兩端相自感是A1和C2相,,由圖1電機(jī)模型可以看出,,B1和B2相在電機(jī)的中間位置,保持190匝不變,先考慮優(yōu)化A1,、A2,、C1和C2相的繞組匝數(shù)。取得最優(yōu)值,,再去調(diào)校B1和B2相的繞組匝數(shù),,分組優(yōu)化繞組匝數(shù),降低計(jì)算難度,。 通過有限元計(jì)算,,A1、A2,、C1,、C2相匝數(shù)的優(yōu)化結(jié)果如圖1所示,當(dāng)A1,、A2,、C1、C2相線圈匝數(shù)分別等于188,,189,,186和187時,電機(jī)的推力波動最小,,然后再去調(diào)校B1,、B2相的繞組匝數(shù)。 圖1 A1,、A2,、C1、C2相繞組匝數(shù)優(yōu)化推力波動 圖2 B1和B2相繞組匝數(shù)優(yōu)化時推力波動 同樣,,B1,、B2相匝數(shù)的優(yōu)化結(jié)果如圖2所示,當(dāng)B1,、B2相繞組匝數(shù)分別等于190和188,,此時電機(jī)的推力波動為2.43%,電機(jī)推力為304.4N,。因此,,通過端部優(yōu)化與采用不等匝數(shù)繞組結(jié)構(gòu),該直線電機(jī)的推力波動明顯下降,。 試驗(yàn)基于邊端齒相同的常規(guī)結(jié)構(gòu)樣機(jī)展開,,因?yàn)樵摌訖C(jī)鐵芯采用自鉚接結(jié)構(gòu),加工精度高,,測試結(jié)果準(zhǔn)確,,能夠驗(yàn)證分析模型的準(zhǔn)確性,。測試平臺如圖3所示,樣機(jī)由一臺空心線圈永磁直線電機(jī)拖動進(jìn)行試驗(yàn),,采用空心線圈永磁直線電機(jī)是因?yàn)槠洳淮嬖邶X槽力,,推力波動小,速度平穩(wěn)性好,,不會給測試結(jié)果帶來誤差,。 圖3 樣機(jī)測試 圖4 樣機(jī)仿真和測試結(jié)果比較 圖4顯示了樣機(jī)的測試結(jié)果與仿真結(jié)果對比,顯然定位力和反電勢的波形吻合度較好,,證明了前述仿真模型與仿真結(jié)果的正確性,。 結(jié)論 文章針對繞組空間位置排布不對稱引起的自感不對稱:通過采用改變相電感的方法,使原本不對稱的電感趨于對稱,。相比自感,,互感很小,可以忽略互感不對稱的影響,。在不考慮飽和的情況下,,由于電機(jī)的自感正比于匝數(shù)平方,采用了不等匝數(shù)結(jié)構(gòu)來改變自感,?;谟邢拊M(jìn)行了匝數(shù)優(yōu)化得到最佳的匝數(shù)分配。優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)負(fù)載推力波動峰峰值下降23%,,推力波動下降了30.7%,。 引用本文 蔣錢, 盧琴芬, 李焱鑫. 雙三相永磁直線同步電機(jī)的推力波動及抑制[J]. 電工技術(shù)學(xué)報, 2021, 36(5): 883-892. Jiang Qian, Lu Qinfen, Li Yanxin. Thrust Ripple and Depression Method of Dual Three-Phase Permanent Magnet Linear Synchronous Motors. Transactions of China Electrotechnical Society, 2021, 36(5): 883-892. |
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