低速永磁直线同步电机自起动分析

    赵新渤，焦留成

(郑州大学电气工程学院，郑州450001)

摘要：介绍了低速永磁直线同步电机(PMLSM)的基本结构，通过计算电机的参数，推导出

电磁力表达式，最后得到低速永磁直线同步电机自起动的条件。通过Matalah仿真模拟电机起动过程，证明了自起动条件公式的正确性，为自起动低速同步直线永磁电机模型的真正建立奠定了一定理论基础。

关键词：永磁电机；直线电机；同步电机；自同步；电磁力；仿真

1低速永磁直线同步电机自起动条件

    如图1所示，由于低速同步电机在起动过程中产生电磁推力方向是交变的，因此电机要想自起动，必须在电磁推力还没有改变方向前就使动子加速到同步速度v_R，也就是作用在动子上的冲量是否等于使动子获得同步速度的动量^[1]：

当电机的摩擦系数很小时,工程计算时可以忽略FH.这时上式可简化为:

式中，v_s为定子同步速度；v_R为动子同步速度;f为频率。

    从式(3)可以看出，低速永磁直线电机的自起动主要与****电磁力F_max和电机动子质量m密切相关。因此要判定电机的自起动性能，首先要计算电机的****电磁推力F_max.

2电磁推力计算

    为了简化计算，忽略漏磁，作用在定子上的电磁推力是d轴合成磁通与q轴电枢反应磁势以及q轴磁通与d轴电枢反应磁势相互作用产生的电磁力的代数和为[3]：

式中，F_a为定子磁势；φ_δ为合成气隙磁通;ζ为定子磁势与合成气隙磁通的夹角。

  从图2可以看出，Iq超前Idπ／2，因此F_aq在空间上也超前d轴π／2，产生的电磁力为正，并考虑到d轴合成磁通为φ_ad+φ_M1，得到：

2．1  与fs相关的参数F_aqφ_ad、F_adφ_aq和F_aqφ_M1计算

2．2****电磁力计算    

    为计算简便，将式(19)经过必要的换算，****电磁推力可写成如下形式[3]:

轴向励磁磁势产生的基波磁通在定子每相绕组中感应的电势为:

式中:φ_M1为永磁体产生的基波磁通.

结合式(9)得:

将式(11)和(13)代入式(7)并经过化简得电磁推力的公式为:

由图2可得低速永磁直线同步电机的每相电压方程为:

:

由电压方程得到:

式中,θ为U₁超前E₀的角度,即功率角.

由式(16)得:

将式(17)代入式(14)得: