【精品】同步磁阻电动机研究

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1、同步磁阻电动机研究点击数：219更新时间:作者：佚名文章来源：不详2006-5-18同步磁阻电动机研究吴汉光，林秋华，游琳娟（福州大学电气工程系，福建福州350002）摘要：该文根据能量平衡观点，以异步电动机为参照，较全面地分析了乙、尤和凸极比《对磁阻电动机性能的影响，讨论了凸极比适合值的选择问题,并指出对cos丿小于0.85以下的小容量电机，同步磁阻电动机在应用中可与异步电动机匹敌。关键词：同步磁阻电动机；凸极比；异步电动机同步磁阻电动机由于结构简单，转子不存在电磁损耗，能避免开关磁阻电机的噪声大及低速运行吋力

2、矩脉动显著等缺点，近年来逐渐引起人们的研究兴趣，特别是1991年著名学者T.A.Lipo教授发表文章提出同步磁阻电动机在交流驱动系统中替代异步电动机的可能性的问题⑴以后，更引起众多学者的关注。遗憾的是所发表的文章都是以分马力电机为例来讨论问题，而这种微型电机在交流系统中占不了什么位置。然而，替代大量使用的异步电动机是一个重要的命题。它不仅在性能上意味着同步磁阻电动机能等同或超过异步电动机，而口在容量上至少要达到kW级，不能只在分马力电机屮打转。在认真对待同步磁阻电动机的应用前景时，首先引起研究者注意的是如何克服长

3、期以来阻碍同步磁阻电动机广泛应用的功率因数偏低及与同尺寸的异步电动机比较其岀力偏小的问题。从同步电机的基木运行原理来看，它与磁阻电动机的凸极比密切相关。所以，迄今为止大量研究文章都聚焦于寻找增大同步磁阻电动机凸极比的方法上。然而，电机是机电能量转换的机械，它的运行规律必须遵守能量转换规律。能量必须有载体，而载体在承载能量时有限制。这是讨论问题的前提和依据。凸极比只能在这个限制下发挥作用。据此，木文展开了对磁阻电动机的研究，并认为同步磁阻电机与同容量的鼠笼电机有共同的定子，它们只是在转子结构上不同。在此基础上来研究

4、同步磁阻屯动机的应用前景。2相量图与基本公式图1为同步磁阻电机的相量图。根据这个相量关系可以导出同步磁阻电机的基本公式如下：电压方程：(2)Ucos0=ldXd^lqrUsin0==_#"+打X.电流方程:

5、寸2(广十X’XJ过嚴能力：K.f=^=―!—wTfsin20f凸极比：K=“X。3几个问题的分析3.1岀力与凸极比的关系若忽略定子绕组电阻n⑻⑼(10)■■则电机输出转矩表达式(8)简化为:(11)可见，电机的输出转矩随凸极比增人，这正是迄今为止人多数研究文章追求高凸极比的重要原因。然而从能量平衡的观点看，电机的输出是由输入决定的。因笔者认为同步磁阻屯动机与普通交流电机有共同的定子，则电机的输入相电压〃、相电流/的允许值可认为是确定的，即电机的视在功率£刃〃7—定，这样输入功率P二mUIcose只有在cos。的

6、变化范围内能够适当调整，则同步磁阻电动机的输出力矩不可能随《无限增大。其次，若将异步电动机的过载能力作为同步磁阻电动机的参考指标，则由KM二l/sin20。可得在额定工作状态下的功角0=l/2arcsin(l/KM)o卩系列异步电动机过载能力的实际值大体在2-3的范围，则性能与异步电动机相兀敌的磁阻电动机的◎约在10°-15°的范围，由式(11),彳值也就大体确定了范围。显然，过分追求增大凸极比也没必要。为了方便对所讨论的磁阻电动机的性能与相同定子的异步电动机作比较，将部分Y系列4极异步电动机的若干数据列于表1。

7、*1部分Y系列异步电动机JR据lkb.1DataofsomeY-seriesInductionmotor型；WkWcni

8、是电机磁路磁阻大小的反映。在构成电机磁路的材料中，硅钢片的导磁性能最好，磁阻最小，而空气的磁阻最大。因此，无论同步磁阻电动机的转子采用什么结构形式，可能获得的最小磁阻必大于有同样大小气隙的、转子由硅钢片构成的圆柱体所形成的电机磁阻。后者可以认为与有相同结构尺寸的异步屯机激磁屯抗乙相对应(或近似地认为异步屯动机的空载电抗尤)即从另一个角度考虑，任何结构的转子所形成的电机磁路