新型混合励磁无刷电机用于电梯门机系统分析与仿真

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1、研究与开发新型混合励磁无刷电机用于电梯门机系统的分析与仿真檀昊(武汉市特种设备监督检验所，武汉430019)摘要本文对新型混合励磁无刷电机进行了磁路分析并建模，基于此构建了混合励磁无刷电机仿真模型，并进行了仿真分析。仿真结果表明，新型混合励磁无刷电机能很好地满足电梯门机系统对驱动电机的调速要求。关键词：混合励磁；无刷电机；增磁；去磁；电梯门机AnalysisandSimulationoftheNewHybridExcitationBrushlessDCMotorontheControlSystemofElevatorDoorTanHao

2、(WuhanSpecialEquipmentSupervisionandInspectionInstitute，Wuhan430019)AbstractAgeneralmagnetmodelofanewhybridexcitationbrushlessmotorarepresentedinthispaper。Baseonthismagnetmodel，asimulationmodelisbuiltandanalyzed．Thesimulationresultindicatesthatthenewhybridexcitationbrush

3、lessmotorcanwellmeetthespeedadjustmentofthecontrolsystemofelevatordoor．Keywords：hybridexcitation；brushlessDCmotor；fluxincreasing；demagnetization；elevatordoor合励磁无刷电机的设计思想是：适当降低无刷电机1引言磁钢充磁方向的厚度，使其能产生电机所需气隙磁随着节能环保理念的深入人心，越来越多的电密的70％左右；同时增设励磁线圈，使其能产生30％梯生产厂商重视电梯节能技术的研发与应用，越来

4、左右的增磁、或去磁磁通。混合励磁无刷电机的控越多的用户选择节能型电梯。电梯除了曳引机，还制策略是：电机在基速以下调速时，励磁线圈通入有门机。因此，门机也是电梯节能的突破口。然而励磁电流使其产生增磁磁通；电机在基速以上调速节能不应以牺牲性能为代价，新型混合励磁高速稀时，励磁线圈不通入励磁电流，或通入励磁电流使土永磁无刷直流电动机(以下简称混合励磁无刷电其产生去磁磁通】。机)以其节能且高性能的特点，是电梯门机系统理为了验证上述设计电想，本文对混合励磁无刷电想的驱动电机。机进行了磁路建模和分析，以确认励磁线圈的增磁和电梯门机系统通过对开关门电

5、动机的电气控去磁能力，并构建了基于磁路模型的电机仿真模型。制，实现开关门的自动调速功能。开门时速度变化在此基础上，对无刷电机的电流、转矩和转速等进行过程是：低速一加速至全速一减速一停机，之后靠了仿真分析。仿真结果表明，混合励磁无刷电机能很惯性开门到位；而关门时速度变化过程是：全速起好地满足电梯门机系统对驱动电机的调速要求。动一一级减速一二级减速一停机，惯性运行至关门2磁路分析到位I】J。不难看出，这要求驱动电机应有较宽的调速范围。本文所述的混合励磁无刷电机是指同时采图1为混合励磁无刷电机结构示意图。转子磁用稀土永磁励磁和电流励磁两种励磁

6、方式。这种混极采用径向充磁，考虑到钕铁硼永磁材料有很高的6l电

7、暑雩技玳2011年第2期研究与开发矫顽力，充磁方向厚度比普通同容量无刷电机有所减小，以降低电流励磁的励磁磁阻。转子磁极下开槽用于嵌放励磁线圈，励磁电流通过转轴上的滑环等构件送入。图中所示的励磁磁通与永磁磁通方向相反，即电流励磁磁通起去磁作用，显然，改变励磁电流的方向，电流励磁磁通则起增磁作用。图5励磁线圈作用时转子磁路等效磁路上图中，、分别为磁钢磁动势和励磁磁动势；M、M分别为磁钢所产生的总磁通和励磁线圈通入励磁电流后的总磁通；6分别为磁钢所产生的气隙有效磁通和励磁线圈通入

8、励磁电流后所产生的气隙磁通；m、分别为磁钢作用时的漏磁通和励磁线圈作用时的漏磁通；G'8、G分别图1混合励磁无刷电机结构示意图为磁钢作用时电机主磁路的等效磁导和励磁线圈作对于采用钕铁硼磁钢、径向磁化结构的稀土永用时电机主磁路的等效磁导；Gm、Gf分别为磁钢磁电机，为了简化分析，一般不考虑电枢磁动势的作用时的总漏磁导和励磁线圈作用时的总漏磁导；影响；同时不考虑磁路饱和，即假定电机主磁路的G。．为磁钢的内磁导。等效磁导恒定。磁路计算的有关数据有：混合励磁无刷电机为这里利用解析法求解等效磁路【3】。对于混合励36槽40极，磁钢为NdFeB永磁

9、材料，充磁方向厚磁无刷电机的磁路分析，可以分别建立仅有永磁励hM=2．0mm，B=l250~l0T，Hc=9070A／cm，气隙磁(不加励磁线圈)作用下的等效磁路和仅有励磁=0．8mm，励磁线圈匝数Ⅳf==