梁得亮  陈世坤  （西安交通大学710049）

    【摘  要】用逐步法分析直线感应电动机无次级作用时的气隙磁场，着重研究直线感应电动机的静态纵向边端效应及其补偿。在不同气隙下，针对带补偿和不带补偿线圈，分析计算两台直线感应电机的气隙磁场，并给出了相应的试验结果，两者基本吻合~。

    【叙  词】直线电动机感应电动机端部效应气隙磁场

    由于直线感应电动机结构的特殊性一一初级铁心的开断和绕组的不连续，使得直线感应电动机存在着与一般旋转电机不同的特性，即各类边端效应。研究和分析这些效应，无疑对设计适用于不同工况的直线感应电动机大有益处。事实上，对直线感应电动机各类边端效应的研究，一直是国内外学者所关注的焦点，但是大都集中在对动态边端效应的研究，这是因为所研究的对象大都应用于高速场合，而且极数较多，故一般认为静态边端效应的影响不甚显著。其实在工程实际中，直线感应电动机经常工作于低速状态，而且极数也不一定很多。此时，分析和研究直线感应电机的静态边端效应及其对电机特性的影响无疑是必要的。

    由于直线感应电动机的初级绕组不连续，使得各相之间的互感不相等，即使在初级绕组上供给对称的三相电压．在各相绕组中也将产生不对称的电流，从而除产生正序的行波磁场外，还会产生逆序和零序磁场，这些会在气隙中产生脉振磁场；另一方面，即使在三相绕组中通入对称的三相电流，由于初级铁心的开断，纵向边端存在边缘磁场，也会在气隙中产生脉振磁场。这就是直线电机的静态纵向边端效应。文献1推导出由于初级回路参数的不对称而引起各相电流的不平衡，使直线感应电机初级绕组在气隙中产生的磁场有脉振成分，并由实测参数算得不对称电流，进而分析气隙磁密。而文献2则给出了由于铁心开断而引起的脉振磁场的数学表达式。文献3则是应用博立叶级数法，考虑次级的作用时分析具有补偿绕组的一台液态金属泵的气隙磁场分布。

    本文考虑初级绕组的电阻和产生的漏磁通，利用逐步法h3求得电机的三相电流，进而分析得出气隙磁密的分布。为了验证理论的正确性，对两台4极直线感应电机初级（图1所示为不带补偿线圈的单层绕组和图2所示为带补偿线圈的双层绕组）产生的气隙磁密进行了分析研究。分析时假设次级中不存在构成次级回路的导电体，只存在构成磁回路的导磁体。另外，还分析比较了气隙的大小对脉振磁场的影响。

 

     对于直线感应电机对应的开磁路铁心，在计算气隙磁通分布时，应该明确其磁路及磁势与通常的闭磁路铁心有着不同之处。例如，即使加上对称电压，但各相电流却并不平衡；铁心端部的各相磁势是不对称的；在铁心中的磁势也还存在着脉动成分；沿磁场行进方向磁路为有限长。故而对具有开磁路铁心的直线电机，即使不考虑次级回路的影响，其气隙磁通的分布也还是不均匀的。这些都是以往方法所难以计算的。

    为了分析简便，假设：

    a．铁心的导磁率为无穷大。

    b．沿铁心迭片方向的磁场强度都相同。

    c．漏磁通在电路方程中用电抗计及。

    d．不考虑磁势中高次谐波的影响。

由文献l，相应于一个铁心齿的气隙磁阻为：   

 

    相应于一个线圈磁势的气隙磁阻为：

    根据磁通连续性定律，穿过某一线圈内侧各齿的全部磁通应等于在线圈外侧各齿中流过的磁通。从而每个线圈磁势与流过铁心各个齿的磁通间有下列关系：