Konsepti
Roottorin hampaiden lukumäärä lasketaan askelmoottorin staattorin ja roottorin ytimien segmenttien lukumäärän mukaan. Staattori- ja roottoriytimien segmenttien lukumäärä on jaettu kahteen tyyppiin: yksivaiheinen ja monivaiheinen. Yksivaiheinen tyyppi on, että staattori ja roottori ovat pala rautasydämeä. Koska kunkin vaiheen käämit on järjestetty tasaisesti kehän suunnassa, sitä kutsutaan myös säteittäisjakotyypiksi. Se on askelmoottoreissa eniten käytetty rakenne ja se on kolmivaiheinen reaktiotyyppi. Askelmoottori. Staattorin ja roottorin sydämet on laminoitu piiteräslevyillä, staattorin navat ovat ulkonevia napoja ja napojen napapinnat ovat pienihampaisia. Staattorissa on kolme sarjaa ohjauskäämejä, ja jokaisessa sarjassa on kaksi sarjaa keskitettyä ohjauskäämiä, jotka on kiedottu kahdelle diametraalisesti vastakkaiselle magneettinapalle. Jokaista käämien sarjaa kutsutaan vaiheeksi, ja kolmivaiheiset käämit on kytketty tähden muotoon, joten staattorin napojen määrä Se on yleensä kaksi kertaa vaiheiden lukumäärä. Roottorissa ei ole käämiä, ja kehällä on jopa pieniä hampaita. Pienten hampaiden jakovälin tulee olla yhtä suuri kuin staattorin napojen pienten hampaiden jako, ja roottorin hampaiden lukumäärä on rajoitettu. Tämän rakenteen etuja ovat yksinkertainen valmistus, helppo varmistaa tarkkuus, pienemmät askelkulmat sekä korkeammat käynnistys- ja käyntitaajuudet. Haittapuolena on, että kun moottorin halkaisija on pieni ja vaiheiden lukumäärä suuri, on vaiheiden erottaminen säteen suunnassa vaikeaa, virrankulutus on suuri, eikä paikannusmomenttia ole, kun virta katkeaa. .
Moniosaisuus tarkoittaa sitä, että staattorin ja roottorin sydämet on jaettu m osaan moottorin akselin suuntaisten vaiheiden lukumäärän mukaan. Koska kunkin vaiheen käämit ovat jakautuneet aksiaalisuunnassa, sitä kutsutaan myös aksiaaliseksi split-tyypiksi. Magneettipiirin rakenteellisten ominaisuuksien mukaan niitä on kahta tyyppiä: toinen on, että päämagneettipiiri on edelleen säteittäinen, ja toinen on, että päämagneettipiiri sisältää aksiaalisen osan. Monisegmenttisen säteittäisen magneettipiirin askelmoottorin rakenne, kunkin segmentin rakenne on samanlainen kuin yhden segmentin säteittäinen vaihejakorakenne. Yleensä jokainen vaihekäämi on staattorin sydämen osan kussakin magneettisessa napassa. Staattorin magneettinapojen lukumäärä määräytyy rakenteen järkevän harkinnan perusteella, ja se voi olla enintään roottorin hampaiden lukumäärä. Staattorin ja roottorin ytimien ympärysmitalla on tasaiset pienet hampaat, joilla on samanlainen hammasmuoto ja sama väli. Roottorin hampaiden lukumäärä on yleensä staattorin napojen lukumäärän kerrannainen. Staattorin sydämen tai roottorin sydämen jokaista kahta vierekkäistä segmenttiä porrastetaan 1/m jakovälillä kehällä. Lisäksi sydämen yhteen segmenttiin voidaan sijoittaa myös kaksi- tai kolmivaiheisia käämiä. Staattorin sydän tai roottorin sydän on porrastettava vastaavan hammasvälin verran jokaista kahta vierekkäistä segmenttiä kohden, mikä voi lisätä moottorin valmistuksen joustavuutta. Monisegmenttirakenteen yhteinen piirre on, että ytimen segmentointi- ja dislokaatiokokoonpanoprosessi on monimutkaisempi, eikä tarkkuutta ole helppo taata. Erityisesti moottoreille, joissa on pieni askelkulma, se on vaikeampaa, mutta askelkulmasta voidaan tehdä hyvin pieni, käynnistys- ja käyntitaajuus on korkea, aksiaalisen magneettipiirin staattorin tilankäyttöaste on korkea, rengasohjauskäämi on kätevä kelata, ja roottori Inertia on pieni.
Analyysi roottorin hampaiden lukumäärän vaikutuksesta vuonkytkentämoottorin harmonisiin ominaisuuksiin
Verrattuna sähköisesti viritettyyn moottoriin kestomagneettimoottorissa ei ole virityskäämiä, mikä tekee koko moottorista rakenteeltaan yksinkertaisen ja toimintavarman. Parantaa, moottorin ylläpitokustannukset ovat suhteellisen alhaiset, eikä virityshäviötä ole. Kestomagneettimoottoreita käytetään laajalti teollisuuden eri aloilla niiden suuren tehotiheyden vuoksi.
Nykyiset kestomagneettimoottorit ovat pääosin roottorin kestomagneettirakenteita, ja kestomagneetit ovat kaikki pinta-asennettavia tai upotettuja rakenteita, jotka pyörivät yhdessä roottorin kanssa muodostaen pyörivän magneettikentän. Nopeilla pyörivillä kestomagneettimoottoreilla roottorityyppinen kestomagneettirakenne saa kestomagneetit nopeaan liiketilaan. Kestomagneeteilla on suhteellisen suuri keskipakovoima suhteessa roottoriin, mikä asettaa korkeammat vaatimukset kestomagneettien asennukselle ja kiinnitykselle; toiseksi roottori Liiallinen lämpötilan nousu pyörimisen aikana vaikuttaa kestomagneetin työpisteeseen, ja vaikeissa tapauksissa kestomagneetti demagnetoituu palautumattomasti.
Vuonkytkentämoottorilla voidaan välttää edellä mainitut perinteisten kestomagneettimoottorien ongelmat ainutlaatuisen topologisen rakenteensa ansiosta. Ero sen rakenteen ja perinteisen kestomagneettimoottorin välillä on, että sen kestomagneetti ja ankkurikäämi on molemmat sijoitettu staattorin puolelle, mikä välttää kestomagneetin liiallisen keskipakovoiman, joka aiheutuu roottorin pyörimisestä, mikä vähentää kestomagneettivaatimuksia. magneettien asennus ja kiinnitys; Roottorin liiallisella lämpötilan nousulla on huono vaikutus kestomagneetteihin. Vuonkytkentämoottorilla on suurempi tehotiheys kuin tavallisilla kestomagneettimoottoreilla vuonvaihtomoottorin magnetoivan vaikutuksen vuoksi, ja sillä on paremmat käyttömahdollisuudet sähköajoneuvojen ja lentoliikenteen aloilla.
Vuokytkettyjä moottoreita koskevat raportit ja tutkimukset keskittyvät pääasiassa moottoritopologiaan, optimoituun suunnitteluun, sähkömagneettisiin ominaisuuksiin ja häviöihin. Mukana on myös vuokytkentäisten moottoreiden harmonisten ominaisuuksien analyysi ja tutkimus, mutta roottorin hampaiden lukumäärään perustuvista harmonisista ominaisuuksista on vähän raportteja. Perinteiseen vuonkytkentämoottoriin perustuen tutkimuksessa ehdotetaan menetelmää roottorin hampaiden lukumäärän muuttamiseksi vuonvaihtomoottorin harmonisten ominaisuuksien optimoimiseksi. Analyysitulokset osoittavat, että eri roottorin hampaiden lukumäärällä on merkittävä vaikutus moottorivuon ja taka-EMF:n harmonisiin ominaisuuksiin.
Vuonvaihtomoottorin periaate
Vuonkytkentä viittaa nimensä mukaisesti ankkurikäämin kierrosten magneettivuon vaihtamiseen. Olemassa olevassa magneettivuon kytkentämoottorissa kelan kääntöketjun magneettivuon suuruus ja suunta määräytyvät pääasiassa roottorin hampaiden ja staattorin hampaiden suhteellisesta sijainnista. Yksi magneettivuon kytkentämoottorin sähköjakso vastaa mekaanista kulmaa, joka vastaa roottorin yhtä napaväliä. Olettaen, että magneettivuon positiivinen suunta kulkee kelan läpi, kuvan 1 (a) roottorin ja staattorin hampaat ovat suoraan vastakkain ja magneettivuo kulkee kelan läpi. Minimireluktanssin periaatteen mukaan kelan kierrosten magneettivuo on suurin positiivisessa suunnassa; Kun roottorin hampaat siirtyvät kuvan 1(b) asentoon, roottorin hampaat ja staattorin urat ovat suoraan vastakkain. Tällä hetkellä kelan läpi kulkeva magneettivuo on yhtä suuri kuin kelan läpi kulkeva magneettivuo, ja kelan kierrosten magneettivuo on nolla. ; Roottorin hampaat jatkavat liikkumista samaan suuntaan kuvan 1 (c) asentoon. Tällä hetkellä roottorin hampaat ja staattorin hampaat ovat edelleen vastakkain. Kestomagneettien magnetointisuunnasta johtuen kelan kierrosten magneettivuon suunta tällä hetkellä on Ihmiskelan läpi kulkeminen on oletettua positiivista suuntaa vastapäätä, eli kelan kierrosten magneettivuo on suurin käänteinen suunta. Yllä olevan analyysin perusteella on todettu, että roottorin hampaiden ja staattorin hampaiden suhteellisessa asennossa muuttuessa vastaavan kelan kääntöketjun magneettivuo sulkeutuu aina pienimmän reluktanssin polkua pitkin. Magneettivuon suunta muuttuu kelan läpi kulkemisesta ihmiskelan läpi, ja magneettivuo muuttuu eteenpäin maksimista käänteiseen maksimiin. Yllä oleva prosessi päättää magneettivuon vaihtamisen, mukaan lukien magneettivuon suuruuden ja suunnan.
Vuoanalyysi
Jotta voidaan tutkia roottorin hampaiden lukumäärän vaikutusta vuokytkentäisen moottorin harmonisiin ominaisuuksiin, on ensin tutkittava roottorin hampaiden lukumäärän muutoksen vaikutusta käämin vuon kytkentään. Tutkimuskohteeksi valitaan kahden tyyppisiä vuonkytkentämoottoreita, 12/10 ja 12/11, ja vuon kytkentä on vertailevan analyysin kohteena. Vuonkytkentämoottorin elementtimalli, jossa on kaksi rakennetta 12/10 tyyppiä ja 12/ll tyyppiä, on muodostettu kuvan 2 mukaisesti. Roottorin hampaiden pyöriessä yhden napavälin verran valitaan viisi erityistä roottorin asentoa. kahden moottorin rakenteisiin kunkin käämin vuoliitoksen koon ja napaisuuden määrittämiseksi. A-vaihevuon vivuston ja kahden moottorin roottorin välinen sijaintisuhde on esitetty taulukoissa 1 ja 2.
Roottorin hampaiden lukumäärän muutos yhdessä muuttaa kunkin A-vaihekäämin kelan vuolinkin etumerkkiä ja vaihetta. Kunkin käämin vuosidoksen etumerkin muutos muuttaa harmonisia komponentteja vaiheen A komposiittivuon liitoksessa; kunkin käämin vuolinkin vaiheen muutos muuttaa vaiheen A yhdistelmävuon amplitudia.
Tutkimuspäätelmät
Vuonkytkentämoottoreiden periaatetta tutkitaan, kunkin käämin kierrosten vuolinkityksiä roottorin ollessa eri asennoissa analysoidaan ja elementtimenetelmällä verrataan ja analysoidaan. 12 10-tyypin moottorilla ja 12/11-tyypin moottorilla on seuraavat johtopäätökset:
1) Roottorin hampaiden lukumäärän ero muuttaa yksivaiheisten kelojen välistä komplementaarisuutta;
2) Roottorin hampaiden lukumäärän ero muuttaa kelan kierrosten vuolinkin napaisuutta, mikä vaikuttaa yksivaiheisen kelavuon liitoksen harmonisiin komponentteihin ja sitten moottorin harmonisiin ominaisuuksiin;
< p>3) The difference in the number of rotor teeth will change the phase difference between the individual coils, thereby changing the amplitude of the flux linkage of the single-phase coil turn chain, thereby affecting the power density of the motor.Tutkimus hampaiden lukumäärän vaikutuksesta hybridimagneettivuon kytkentämoottorin roottoriin
Tutkimus tausta
Sähköisesti viritettyyn moottoriin verrattuna kestomagneettimoottorilla on yksinkertainen rakenne. Toimintavarmuus on korkea ja ylläpitokustannukset suhteellisen alhaiset. Kestomagneetit tuottavat magnetomotorista voimaa siten, että kestomagneettimoottoreiden tehotiheys on suurempi kuin perinteisten sähköviritysmoottoreiden. Samanaikaisesti kestomagneettimoottorissa ei ole kenttäkäämiä, mikä voi tehokkaasti vähentää moottorin kuparihäviöitä. Siksi kestomagneettimoottoreilla on laaja valikoima sovelluksia teollisuuden eri aloilla. Olemassa olevat kestomagneettimoottorit käyttävät useimmiten roottorin kestomagneettirakennetta, ja kestomagneetit on kiinnitetty roottorin pintaan tai upotettu roottoriin pyörivän magneettikentän aikaansaamiseksi. Päätä, kuinka kestomagneetit sijoitetaan eri sovellusten mukaan. Koska roottorin kestomagneettirakenne saa kestomagneetin liikkeelle, kestomagneetilla on suuri keskipakovoima roottoriin, mikä asettaa korkeammat vaatimukset kestomagneetin asennukselle ja kiinnitykselle; toiseksi, lämpötilan nousu roottorin pyörimisen aikana on liian korkea, se vaikuttaa kestomagneettien toimintaan, ja vaikeissa tapauksissa kestomagneetit demagnetisoituvat peruuttamattomasti. Vuonkytkentämoottorit voivat ratkaista perinteisten kestomagneettimoottorien ongelmat. Kestomagneetit ja ankkurikäämit on molemmat sijoitettu staattorin puolelle, jolloin vältetään roottorin keskipakovoiman vaikutus ja liiallinen lämpötilan nousu kestomagneetteihin. Magneettivuon leikkausmoottorilla on suurempi tehotiheys kuin tavallisella kestomagneettimoottorilla sen magnetoivan vaikutuksen vuoksi. Sillä on hyvät sovellusmahdollisuudet sähköajoneuvojen ja lentoliikenteen aloilla. Perinteiseen vuonkytkentämoottoriin perustuen ehdotetaan uudentyyppistä hybridimagnetoitua vuonkytkentämoottoria ja analysoidaan eri roottorin hampaiden vaikutusta vuon kytkentään ja takasähkömoottorivoimaan. Vertailun helpottamiseksi tutkimuskohteena ovat 12/10 ja 12/11 hybridimagnetointivuon kytkentämoottorit.
Topologinen rakenne ja toimintaperiaate
Tutkimuksen ehdottama hybridimagneettivuon kytkentämoottorin staattorin puoleinen rakenne on esitetty kuvassa 3. Staattorirakenteessa käytetään edelleen U-muotoista staattoriikettä ja tangentiaalisesti magnetoituja kestomagneetteja on upotettu vierekkäisten U-muotoisten staattorin ikeiden väliin; verrattuna tavallisiin säteittäisvuon kytkentämoottoreihin, hybridimagnetoivassa vuokytkimessä on enemmän tehoa säteen suunnassa. Magnetoidut kestomagneetit ja rengasmainen staattorin ikeet säteittäisten kestomagneettien ulkopuolella.
Kun säteittäisesti magnetoivaa kestomagneettia ei ole, moottori on perinteinen magneettivuon kytkentämoottorin radiaalinen rakenne, ja staattori ja staattorin magneettipiiri on esitetty kuvassa 4. Kuvan 4 tangentiaalinen magneettipiiri on päämagneettinen piiri. vuonvaihtomoottorin staattorin puolella. Koska U-muotoisen staattorin ikeen ulkopuolella on magneettinen vuoto, ankkurikäämin kääntöketjun päämagneettinen lenkki pienenee ja indusoitunut sähkömotorinen voima vähenee vastaavasti.
Tutkimuksen ehdottama hybridimagneettivuon kytkentämoottorin staattoripuolen magneettivuon reitti on esitetty kuvassa 5 (a) ja moottorin magneettikenttäviivajakauma kuvassa 5 (b) . Niistä tangentiaalisen magnetismin tuottavat tangentiaalisen magnetoinnin kestomagneetit, joka on hybridimagnetoinnin magneettivuon kytkentämoottoreiden päämagneetti; säteittäinen magnetismi tuotetaan säteittäisillä kestomagneeteilla, jotka toimivat apumagneettisina piireinä ja joilla on kaksi päätehtävää: yksi on Se voi vähentää staattorin ulkopuolella olevaa magneettivuodon vuotoa tietyssä määrin niin, että tangentiaalisessa suunnassa magnetoidut kestomagneetit voidaan täysin käytetty; toiseksi tangentiaalisen magneettipiirin olemassaolo lisää magneettivuon tiheyttä U-muotoisessa staattorin ikeessä ja sitten U-muotoiset staattorin hampaat. Vuon kytkentä keski- ja ankkurikäämin kierrosten välillä kasvaa.
Tutkimuspäätelmät
Hybridimagnetoivaa magneettivuon kytkentämoottoria ehdotetaan ja sen topologisen rakenteen ominaisuuksia analysoidaan. Elementtilaskentamenetelmän perusteella verrataan ja analysoidaan tyyppiä 12/10 ja tyyppiä 12/10. 12/11-tyypin moottorin vuokytkennästä ja takasähkövoimasta on seuraavat johtopäätökset:
1) Hybridimagnetoivan vuon kytkentämoottorin käämirakenne on täydentävä;
2) Roottori Hampaiden lukumäärän muutos muuttaa kunkin käämin vaihe-eroa yhden vaiheen ankkurikäämin, muuttaa vaihe-eroa vuokytkennässä olevien harmonisten välillä ja vaikuttaa sitten moottorin harmonisiin ominaisuuksiin;
3) Roottorin hampaiden lukumäärän muutos aiheuttaa yhden vaiheen ankkurikäämien vuolinkin amplitudin muuttumisen, mikä vaikuttaa moottorin tehotiheyteen;
4) Jotta magneettivuon kytkentämoottorin käämien komplementaarisuus voitaisiin hyödyntää täysimääräisesti, roottori Hampaiden lukumäärän muuttuessa tulee myös ankkurikäämien järjestelyä säätää asianmukaisesti.