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磁路饱和对磁悬浮感应电机悬浮力的影响

材料写作网    时间: 2020-06-29 05:17:37     阅读:次     手机站

摘 要 磁路饱和对磁悬浮感应电机悬浮力的大小和稳定性具有较大影响。本文先从数学上分析了磁路饱和对悬浮力的影响,并通过Ansys Maxwell电磁场有限元仿真软件建立了磁悬浮感应电机模型,并对其磁路饱和时的转矩和悬浮力情况进行了仿真,得出了悬浮力受磁路饱和的影响关系,为磁悬浮感应电机的优化设计提供了参考。

关键词 磁悬浮感应电机;悬浮力;磁路饱和

中图分类号:TM351 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2014)24-0045-02

电机作为科技发展和社会进步的重要设备,越来越广泛的应用到各个工业部门,与此同时也对电机的性能提出了更高的要求。磁悬浮电机作为一种新型电机,具有无润滑、寿命长、无摩擦、无机械噪声等优点[1],能很好的应用到高速、超高速电机的设计中去。

磁悬浮电机定子绕组分为两种绕组:转矩绕组和悬浮绕组,转矩绕组同普通的轴承电机定子绕组一样,为感应电机的运行提供转矩;悬浮绕组是磁悬浮电机所特有的绕组,往悬浮绕组中通入一定大小、频率、相位的悬浮电流能将转子稳定的悬浮起来[2]。在以往对磁悬浮感应电机的研究中,往往都忽略了磁路饱和的影响,为了研究磁路饱和对磁悬浮感应电机磁悬浮力的影响,本文先在理论上进行了分析,然后运用了Ansys Maxwell电磁场有限元仿真软件搭建了一个磁悬浮电机模型,并对其通入不同大小的转矩电流和悬浮电流,比较磁路饱和和忽略饱和时的悬浮力的情况,得出了相关结论,为磁悬浮电机的设计提供一定参考。

1 理论分析

根据文献[3],作用在转子表面面积元上的麦克斯韦力大小为:

根据电机磁路结构和磁场的基尔霍夫定理[4]:

是气隙的磁场强度相量,是气隙的宽度,、分别是定子和转子上的磁压降相量。

向定子中的两套绕组输入三相交流电流,磁路饱和时,由于定转子铁芯磁导率变小,对比忽略饱和情况,定子磁势不变,而转子上的磁压降由于磁阻变大而变大,根据(1)和(2)得出磁路饱和时产生的悬浮力大小平均值比忽略饱和的情况下要小。同时由于输入的是三相交流电流,磁路不饱和时,电机转子表面的是同电流变化规律一样的正弦规律进行脉振的[5],磁路饱和导致各个点上的的变化波形发生畸变,进而导致悬浮力的不稳定。

2 模型建立

本文用Ansys maxwell有限元仿真软件来仿真磁路饱和时磁悬浮感应电机悬浮力的情况。

根据文献[6]为了能产生一个可控的麦克斯韦力,实现转子的稳定悬浮,必...



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