[其他]反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 86105083
• 申請(qǐng)日: 1986-08-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN1003269B
• 公開(kāi)（公告）日: 1989-02-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周尊成
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué);常州電機(jī)電器總廠(chǎng)
• 主分類(lèi)號(hào): H02K37/04
• 分類(lèi)號(hào): H02K37/04
• 代理公司: 國(guó)家機(jī)械工業(yè)委員會(huì)機(jī)械專(zhuān)利事務(wù)所
• 代理人: 劉文伯

本發(fā)明屬于反應(yīng)式（即磁阻式）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。

一種將電脈沖信號(hào)變換成直線(xiàn)位移或角位移的反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，由定子、轉(zhuǎn)子和機(jī)殼組成。如圖1所示的三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，定子為三相繞組，每相有兩個(gè)磁極，三相繞組為Y接法。轉(zhuǎn)子鐵芯和定子極靴上均有小齒，且定、轉(zhuǎn)子齒距相等。目前大部分反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵芯和定子極靴上的小齒是矩形齒，也有很小部分反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵芯和定子極靴上的小齒是梯形齒或漸開(kāi)線(xiàn)形齒。但這些齒形的設(shè)計(jì)沒(méi)有一個(gè)準(zhǔn)確的計(jì)算方法，都是在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上選用一些經(jīng)驗(yàn)系數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算出來(lái)的，不能準(zhǔn)確地計(jì)算電磁轉(zhuǎn)矩，所以定、轉(zhuǎn)子采用這些齒形的反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩小，起動(dòng)頻率和運(yùn)行頻率低，功率消耗大。

美國(guó)專(zhuān)利US4186316公開(kāi)了一種步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子齒形，如圖2所示，它由一個(gè)等腰梯形和一個(gè)矩形組成，定子極靴上的小齒是矩形齒，這種步進(jìn)電動(dòng)機(jī)同樣存在最大靜轉(zhuǎn)矩小、起動(dòng)頻率和運(yùn)行頻率低、功率消耗大等缺陷。

本發(fā)明的目的是在不改變反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的相數(shù)、極數(shù)、轉(zhuǎn)子齒數(shù)、激磁安匝數(shù)和不改變極寬、極高、軛高、軛長(zhǎng)、氣隙、定子內(nèi)徑和鐵芯長(zhǎng)度等尺寸的條件下，用一種精確的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，得出產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩最大的定、轉(zhuǎn)子齒形，使設(shè)計(jì)出的反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)具有最大靜轉(zhuǎn)矩大、起動(dòng)頻率和運(yùn)行頻率高且功率消耗小的特點(diǎn)。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：在不改變反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的相數(shù)m，極數(shù)P，轉(zhuǎn)子齒數(shù)Zr，勵(lì)磁電流If，繞組匝數(shù)Wf和不改變極寬bm，極高h(yuǎn)m，定子軛高h(yuǎn)c，定子軛長(zhǎng)lc，轉(zhuǎn)子軛高h(yuǎn)r，轉(zhuǎn)子軛長(zhǎng)lr，每級(jí)定子齒數(shù)z，鐵芯長(zhǎng)度l和氣隙長(zhǎng)度δ的條件下，用有限單元法求解不同定、轉(zhuǎn)子位置時(shí)齒部鐵芯和氣隙部分磁場(chǎng)的磁通密度、磁通和磁共能，并求出磁共能隨定、轉(zhuǎn)子位置的變化，再用虛位移原理求得電磁轉(zhuǎn)矩，最后以電磁轉(zhuǎn)矩為目標(biāo)函數(shù)對(duì)定、轉(zhuǎn)子齒形進(jìn)行優(yōu)化，得到產(chǎn)生最大電磁轉(zhuǎn)矩的定、轉(zhuǎn)子齒形是齒頂部分為等腰梯形、齒間部分為矩形、齒根部分為等腰梯形的八邊形齒。

這種產(chǎn)生最大電磁轉(zhuǎn)矩的定、轉(zhuǎn)子齒形是這樣得出來(lái)的：首先用有限單元法計(jì)算不同定、轉(zhuǎn)子位置時(shí)齒部鐵芯和氣隙部分磁場(chǎng)的磁通密度、磁通和磁共能。如圖3所示的定子1與轉(zhuǎn)子2槽對(duì)槽（或齒對(duì)齒）時(shí)的情況，圖中AB、CD為等磁位面，AC、BD為周期性邊界條件（每一齒距內(nèi)磁場(chǎng)周期性重復(fù)）。陰影部分為齒部鐵芯，其磁場(chǎng)是非線(xiàn)性的;其余部分為空氣，其磁場(chǎng)是線(xiàn)性的。整個(gè)磁場(chǎng)滿(mǎn)足準(zhǔn)拉氏方程：

ααx(μα4αx)+ααy(μα4αy)=0]]>

此方程為一非線(xiàn)性方程，它的邊界條件為

φ｜_AB＝F₁，φ｜_CD＝0，φ｜_AC＝φ｜_BD

假設(shè)某-F₁值，求得圖3區(qū)域中不同點(diǎn)的磁通φ后，便可方便地求出磁通密度：

Bx=α4αx,By=α4αy,B=Bx2+By2]]>

將AB線(xiàn)（或CD線(xiàn)）上的磁通密度積分，