开关磁阻平面电机电磁特性分析
马春燕，李更新，王振民
(太原理工大学，太原030024)
摘要：为了加快开关磁阻平面电机的开发与应用，详细阐述了开关磁阻平面电机的组成结构和运行机理。对气隙磁导进行计算，并推导出动子3个特殊位置的电感和磁链解析计算式。采用ansoft maxwell 3d软件进行了仿真实验，应用三维有限元法分别计算3个特殊位置的电感和磁链，并与解析计算结果进行对比，绘制了磁化曲线。仿真实验结果证明解析计算式的正确性，具有一定的实用价值。
关键词：开关磁阻；平面电机；电磁特性；解析计算；仿真实验
中图分类号：tm352 文献标志码：a 文章编号：1001-6848(2010)05-0027-04
0引言
平面电机是一种可以直接形成平面运动的二维电机。根据电磁力产生原理的不同，平面电机分为步进式平面电机spm、永磁同步式平面电机、感应式平面电机和开关磁阻式平面电机srpm继承了旋转式开关磁阻电机起动电流小、起动力大等优点，成为研究热点。
1srpm结构及运行方式
srpm由定子、动子和机械部件构成，基本结构如图1所示。
1.1基本结构
(1)定子
将多个定子铁芯冲叠装成定子铁芯块，再将多个定子铁芯块垂直交叉拼装成网状结构，并用环氧胶粘接在一起固定在基座平台上，形成srpm的定子。定子结构如图2所示。
(2)动子
将多个动子铁芯冲片叠装成动子铁芯，在动子铁芯窗口套装绕组，成为单相动子如图3所示。
两套三相动子，一套产生z方向电磁推力，另一套产生y方向电磁推力。为了减小z方向与y方向上的磁路耦合作用，将六个相同的动子相瓦垂直、交叉、对称地固定在动子台架上。动子的结构及布置形式如图4所示。动子台架在z方向电磁推力和y方向电磁推力的合力作用下做平面运动。
(3)机械部件
srpm是机电一体化系统，其中机械部件主要包括x方向导向轴和y方向导向滑轨组成。y方向导向滑轨固定在基座平台上，x方向导向轴一方面通过直线轴承}动子台架相固接，引导动子台架x方向运动；另一方面通过滑杆支座固接在支撑钢架上，再通过滑块与y方向的滑轨相配合，引导动子台架y方向运动。滑轨和滑杆同时具有支撑动子
1.2运行方式
srpm有两种运行方式：单相通电方式和单相一两相交叉通电方式。
(1)单相通电方式
单相通电方式就是在任何时刻只有一相绕组通电，三相绕组按照一定顺序通电，动子在z方向或y方向做直线运动，相绕组通电顺序见表1。
(2)单相一两相通电方式
这种通电方式梅12 mm运动周期划分为6个区域，在12 mm的运动周期内，单相一两相轮流通电。绕组通电顺序见表2。
2 srpm电磁特性
2.1 srpm动子特殊位置
当srpm动子和定子都采用等齿宽结构时（定、动子齿槽均为宽6 mm），动子有3个特殊位置下的磁化曲线族是至关重要的，如图5所示，据此可拟合出其他位置下的磁化曲线。
2.2解析计算
由于srpm气隙中的磁场呈三维空间分布，无法用简单的数学公式来描述。本文基于有限元分析获得srpm磁场分布规律，用 |
