编辑：晋中矿用变压器厂家 日期：2019-01-11 人气：375
双凸极永磁晋中矿用变压器转矩脉动分析 核心提示： 双凸极永磁（简称DSPM）晋中矿用变压器是在开关磁阻晋中矿用变压器基础上发展起来的一种新型高效节能晋中矿用变压器，因结构简单可靠，功率密度高，效率高，可控参数多，容错性能好等优点，自90年代中期出现以来，受到了人们日益广双凸极永磁（简称DSPM）晋中矿用变压器是在开关磁阻晋中矿用变压器基础上发展起来的一种新型高效节能晋中矿用变压器，因结构简单可靠，功率密度高，效率高，可控参数多，容错性能好等优点，自90年代中期出现以来，受到了人们日益广泛的重视中提到通过改变晋中矿用变压器极对数比可以降低转矩脉动国家自然科学基金资助项目（59507001）。
孙强男，1968年生，东南大学晋中矿用变压器工程系博士研究生，主要从事微特电机及其控制系统等方面的研究。
程明男，1960年生，博士，现任东南大学晋中矿用变压器工程系教授，主要研究方向为微特电机及控制。电子与传动。晋中矿用变压器驱动与控率，而通过改变晋中矿用变压器的开关角来降低DSPM电通常来说，DSPM晋中矿用变压器具有多相绕组，因动机转矩脉动率的研究还未见诸报端。此，其转矩由各相合成而得。若以矩阵形式表示，本文以一台750W6/4极（定子6极，转子4则有51极）DSPM晋中矿用变压器为例（结构如），通过深入的理论分析，指出了影响转矩脉动率大小的主要因素，提出了减小转矩脉动率的开关角调节法和转子斜槽法，导出了转矩脉动率的函数表达式，并用遗传算法进行求解，仿真分析结果验证了所提方法的正确性和可行性，同时表明对给定的DSPM晋中矿用变压器，有一个使转矩脉动率最小的最佳转子斜槽角。
4极晋中矿用变压器为例，分析产生转矩脉动的原因。在分析时认为，绕组电流为幅值等于/m、正负半波对称的方波，用数学式表示为其中以A相为计时起点，B相和C相依次滞后，对于2转矩脉动的理论分析转矩脉动率Kt可定义为对于算例晋中矿用变压器，当运行于额定点（转速1500r/min、负载转矩4.775N°m）时，米用正向开通角12°关断角42°负向开通角48°关断角78°的开关角组合，斩波时电流上下限差0.5A，Kt将达DSPM晋中矿用变压器一相绕组所产生的瞬时转矩可表示如下（以A相为例）+/m（8）电磁转矩矩014ehimAeadieJa胃alEleetroniePublishingI由I于电流的波形相同，itt永磁磁链波形相bookmark2同，因此在一个周期内，绕组产生的平均转矩应相同，即瓦。
0广由于磁阻转矩在一个周期0r内的平均值近似为零将可以减小转矩％ishingH由于个不不可微方程统的解析据实际制作的样机尺寸通过有限元计算而得到的121，其准确性已得到样机实测结果的验证。
则为15001/min时反电势的理论和实测波形对比，表1给出了两个转子位置角下绕组电感计算值与实测值的比较，由此可见计算结果与的电流（幅值Im为1，开关角为正向开通角12°关断角42°负向开通角48°关断角78°）下所得的永磁转矩、磁阻转矩及其合成转矩波形。可以看出，永磁转矩变化最大处发生在12°42°72°之前，18°48°78°之后，而磁阻转矩在与永磁转矩叠加后，使得12°、42°72°之前的值变得更小，18°、48°78°之后值略有增加，当电流幅值增大（对应于负载转矩增大）时，永磁转矩与磁阻转矩的波形将与a和b类似，只是在叠加为合成转矩后，12°42°、72°之前值小的更多，18°、48°、78°之后值增加的更多。另一方面，当电流不超过一定值时，造成转矩脉动的主要因素仍是永磁合成转矩的脉动，譬如，在3A时（大于额定转矩处的电流2.65A）永磁转矩在12°42°、72°的值是3.65N-m，而磁阻转矩则是0.65N°m，因此要减小转矩脉动，就应主要削弱永磁转矩的脉动。
从的转矩都是相应各相转矩之和，又从a知合成转矩之所以在12°42°72°之前和18°、48°78°之后的值比较小，是因为36的3Xpm/比53.5°后小的较多。从绕组转矩波形，是合成转矩波形。在中合成转矩最大值随斜槽角的增大而减小，最小值始终为零，但合成后，尽管合成转矩最大值随斜槽角的增大仍是减小的，但最小值不再为零，且非常值，因此转矩脉动率与斜槽角的关系是非单调的。是转矩脉动率与斜槽角的关系，0是平均转矩与斜槽角的关系。
在中，随着斜槽角的增大，转矩脉动率先脉动率有最小值，为33 7%，而未斜槽时同样条件（电流波形如，幅值为1，采用正向开通角12°关断角42°，负向开通角48°，关断角78°的开关角组合）下转矩脉动率为46.0%，并且对应的平均转矩下降不多，为未斜槽时的90%.因此斜槽角应取为7.6°在此斜槽角下，调节开关角将进一步降低转矩脉动率。开关角优化过程类似于3.1节。最后得在额定负载条件下，若开关角组合4结论本文从双凸极永磁晋中矿用变压器转矩产生机理出发，导出了转矩脉动率的函数表达式，分析了转矩脉动的产生原因，结果表明，影响DSPM晋中矿用变压器转矩脉动率大小的主要因素是永磁磁链波形和绕组导通时的开关角组合。在此基础上，进一步提出了减小DSPM晋中矿用变压器转矩脉动率的开关角调节法和转子斜槽法。通过调节开关角可使转矩脉动率下降40%；从表3看，二种计算结果还是相近的，而且也可以看出（与电励磁比较）在普通爪极电机转子中引入永磁磁钢，可以有效地补偿极间漏磁带来的负面影响，提高电机的气隙磁密。
6结束语采用在转子中加入永磁磁钢设计、制做混合式爪极发电机的方法，可以有效地补偿爪极电机由于极间漏磁所带来的气隙磁通减少、低速性能差的缺点。本文通过三维有限元数值计算，分析了这种电机结构的磁场分布，在此基础上，利用能量摄动法计算了电机的各部分自感和互感为进一步矿用变压器深入研究混合励磁爪极发电机奠定了一定的基础。
致谢作者感谢清华大学电机和应用电子工程系的袁建生老师对本文计算和分析所提供的支持和提出的宝贵意见；感谢北京金虎汽车电机有限公司所提供的各种协作和帮助。
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