稀土永磁无刷直流电动机电枢反应的分析--中国力矩电机网-力矩电机无刷直流电机

由于永磁无刷直流电动机的结构及工作状态与普通的有刷直流电动机有较大不同，因而其电枢反应也比普通的有刷直流电动机复杂得多，目前对前者电磁设计时，通常考虑电枢反应来确定负载工作点。实践证明，这样容易引起较大误差。通过分析，认为它对感应电势、电磁转矩的平均值的影响可忽略不计，文中就永磁无刷直流电动机的电枢反应对气隙磁通、感应电势、电磁转矩的影响进行讨论。

2 永磁无刷直流电动机电枢反应的总体效应

改变电机负载时，电枢磁势对励磁磁势的影响，就称为电枢反应，而永磁无刷直流电动机的电枢反应比较复杂。这里以“一相导通三相星形三状态”，径向励磁为例，对电枢反应的总体效应进行分析。

电动机在运行中，定子绕组一相一相依次通电，从而形成了状态的跳跃式旋转磁场，在图1中，用矢量AWa表示电枢绕组产生的磁势。

当U相绕组通电时，电枢绕组磁势方向与该相绕组轴线重合，I、Ⅱ为磁状态角的边界，故转子磁场处于磁状态角范围之内时，电枢磁势的方向保持不变，当转子磁场由位置I转过电角度达位置Ⅱ时，转子位置传感器立即发出信号，通过电子换向开关，将U相绕组切断，V相绕组导通，这时电枢磁势跳过120°电角度，当转子磁场处于位置I时，电枢磁势对转子磁场起最大的去磁作用，如图1a所不。转子磁场处于位置Ⅱ时，电枢反应对转子磁场起最大的增磁作用，如图1b所示。

电枢反应直轴分量开始是去磁的，当转子转到和电枢反应磁势轴线位置相垂直的位置时，电枢反应直轴分量为零，当转子转过大于 /2电角度时，电枢反应直轴分量对转子磁场起增磁作用，电枢反应直轴分量在数值上等于AWa在转子轴线方向上的投影，其瞬时值为：

（i为电枢电流）

式中，θ为转子轴线与电枢磁势轴线正向的夹角。WΦ为电枢绕组每相匝数，Kw是绕组系数。

图2 稀土永磁电机的铁磁工作图

如图2所示，由于电枢反应直轴分量AWad的作用，使得每极总磁通在Φδmax和Φδmin之间发生变化（此

处未考虑磁路饱合的影响)，可见电枢反应的直轴分量时而增磁时而去磁，使气隙每极的合成磁通在发生变化，图2中，00′和0″的长度为AWad的绝对值。

3 电枢反应对感应电势(称反电势)的影响。

如图3所示，高电枢绕组为q=1、p=2的整距绕组，气隙均匀，电枢磁势Awa沿o1和o2方向连线投影，可得两个电枢反应直轴分量磁势分别为AW1d，AW2d，AW1d作用在磁路上使槽1处的转子磁场产生的磁密Bδ1减小AW2d使槽2处的磁密Bδ2增加，由于AW1d和AW2d的绝对值相等，如果转子轴线从刚一进入U相的换向区间起到离开U相的换相区间为止，AW1d和AW2d作用的磁路结构一样，δ1=δ2=δ，AW1d对槽1处的合成气隙磁密B1=Bδ1-Ba2，所以，槽1、2处导体产生的反电势分别为e1、e2：

e1= B1LaV=(Bδ1-Ba2)LaV

e2= B2LaV=(Bδ2+Ba2)LaV

每相绕组的合成反势e = WΦ(e1+e2)= WΦLaV(Bδ1+ Bδ2)=eo。式中，La为电枢有效导体的长度，V为转子线速度。

eo为未考虑电枢反应影响时的反电势，由上式可见，反电势和未考虑电枢反应影响时大小一样，Awa的存在并未对反电势的大小产生影响。