爪极式永磁步进电动机静转矩的计算(2)
夏． 云 (重庆微电机厂400043)
4静转矩的计算
与其他步进电动机一样，爪极永磁步进电动机静转矩的计算，也要从等值磁路法考虑，把复杂的三维磁场的计算化为等值磁路的办法求解磁路。
在应用等值磁路法时，需作这样的假定：
①铁心的导磁率
②忽略铁心中的涡流效应。
③定子绕组的磁势全作用于转子磁钢上。
4-1等值磁路
对应于图1所示爪极永磁步进电动机的结构，由于其对称性，且2个定子分别组成的磁路又相互独立，因此只要研究第一个定子一对爪极在内的一个磁单元结构就行了。从图1中可以看出，经过该单元一对极下半个极面的单元等值磁路如图4所示。
图4所示单元等值磁路相当于一个纯电阻性网络。磁势源有f和fi，分别表示磁钢等效磁势的一半和定子绕组磁势。
一对极下半个极面的气隙磁导，爪极铁心磁导及其漏磁导、磁钢内磁导和磁钢漏磁导，其中气隙磁导随转子位置而变化。为求解单元等值磁路图的解，可应用电路的迭加原理。
(1)仅有fm作用
这时单元等值磁路图如图5所示。
外部磁路为总磁导可写成：
式(5)可改写为：
由此可求出磁钢发出的总磁通，也就是外部磁路的总磁通，即
外部磁路的磁势降fk，可由磁钢的工作点决定，因此必须给出磁钢工作图，如图6所示。
由图6以tan= - ea为斜率作一直线与磁钢内磁导k=tanδ直线相交，交点a即为磁钢工作点。
由工作点a，可以得出磁通与磁势的关系为：
将式(7)代入上式，则外部磁路的磁势降为：
可见，气隙主磁通：
但主磁通不是全部经爪极而匝链定子绕组，其中有部分漏磁，尤其当爪极铁心饱和时更为明显，实际有用主磁通即
在这种情形下，磁钢与定子绕组的互磁链为：
磁钢与定子绕组的互感及互磁导分别为：
值得注意的是，随着转子位置的变化，气隙磁导也随之变化，由外部磁路总磁导确定的磁钢工作点也在某一范围内变化（如图6中b、c两点），当定子绕组通电后，由于电枢反应的存在使磁钢工作点将在更大的范围内变化（如图6中d、e两点）
d、e两点拉开得越大，磁能变化越大，这也说明磁钢特性利用得也越充分。磁钢工作点应设计在磁能积****的一点上为****。
从爪极定子结构特征来看，就是要使磁钢的平均工作点，即气隙磁导恒定分量k所确定的外部磁路总磁导∑k与内磁导xm直线的 |
