按照一般直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩計(jì)算公式Tst=pN2Πa5Ist=CT5Ist其中:Tst―起動(dòng)轉(zhuǎn)矩(Nm);p―電機(jī)極對(duì)數(shù);N―電機(jī)總導(dǎo)體數(shù);a―電機(jī)支路對(duì)數(shù);5―起動(dòng)時(shí)每極下的磁通(Wb);Ist―起動(dòng)電流(A);CT―轉(zhuǎn)矩常數(shù)。
對(duì)于已制成的電機(jī),p、N、a均為常數(shù),因而Tst∝5Ist,對(duì)于Ist相近時(shí),電樞反應(yīng)作用相近,磁通可以認(rèn)為近似不變,所以Tst∝Ist。從上面試驗(yàn)數(shù)據(jù)可見(jiàn)第一次和第三次Ist近似相同,但起動(dòng)轉(zhuǎn)矩卻有一定的差距,Tst1Tst3=0.85,從而出現(xiàn)了實(shí)測(cè)與計(jì)算的誤差。分析出現(xiàn)上述起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大小點(diǎn)問(wèn)題,我們可以從直流電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩計(jì)算公式的推導(dǎo)進(jìn)行分析,從而得出定轉(zhuǎn)子位置對(duì)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的影響。
在一般直流電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩計(jì)算公式Tem=CT5Ia的推導(dǎo)過(guò)程中,忽略了齒槽的影響,假定轉(zhuǎn)子繞組沿圓周均勻分布。而在摩托車(chē)起動(dòng)電機(jī)中,由于體積小,轉(zhuǎn)子外徑小,轉(zhuǎn)子上槽數(shù)較少,在這臺(tái)125二極起動(dòng)電機(jī)中,轉(zhuǎn)子槽數(shù)為12槽,每槽內(nèi)導(dǎo)體數(shù)為20,此外由于起動(dòng)電機(jī)起動(dòng)電流大,交軸電樞反應(yīng)強(qiáng)烈,使得氣隙下磁場(chǎng)畸變嚴(yán)重,氣隙下各點(diǎn)磁密不相同,轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在各處所受力不同,因而若假定轉(zhuǎn)子繞組沿圓周均勻分布則有一定誤差。
精確的計(jì)算應(yīng)求出每個(gè)槽內(nèi)導(dǎo)體所受的力矩,再將整個(gè)轉(zhuǎn)子上導(dǎo)體所受力矩相加即為電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩。
設(shè)某槽內(nèi)導(dǎo)體數(shù)為NC,該槽所在處的磁密為Bx,則該槽內(nèi)導(dǎo)體所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩為T(mén)z=NcBxLia其中:Bx―導(dǎo)體所在處磁密;L―導(dǎo)體有效長(zhǎng)度;ia―導(dǎo)體中的電流。若轉(zhuǎn)子槽數(shù)為Z2,則整個(gè)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為T(mén)em=∑Z2i=1NcBxLia由此可見(jiàn),由于定轉(zhuǎn)子位置不同,轉(zhuǎn)子各槽中導(dǎo)體所在的氣隙磁密不同,則產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩不同,從而出現(xiàn)了起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的大小點(diǎn)問(wèn)題。
結(jié)束從上可見(jiàn),由于起動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子槽數(shù)小,起動(dòng)電流大,電樞反應(yīng)較強(qiáng),氣隙磁場(chǎng)畸變嚴(yán)重,使得定轉(zhuǎn)子位置不同時(shí)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不同,因而在設(shè)計(jì)電機(jī)時(shí),應(yīng)考慮上述影響,使得Tstmin大于發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的要求,才能確保在轉(zhuǎn)子任何位置時(shí)都能起動(dòng)。經(jīng)過(guò)多次對(duì)多臺(tái)125起動(dòng)電機(jī)的測(cè)量,發(fā)現(xiàn)其起動(dòng)轉(zhuǎn)矩誤差約在10%~20%左右,因而起動(dòng)轉(zhuǎn)矩設(shè)計(jì)時(shí)也應(yīng)考慮20%左右的裕度,當(dāng)然,該裕度主要與電樞反應(yīng)影響的強(qiáng)弱和轉(zhuǎn)子槽數(shù)多少有關(guān)。此外可通過(guò)一定措施來(lái)削弱電樞反應(yīng)影響,比如增大機(jī)座磁密,使其接近飽和,或者增大磁鋼的厚度,以增大電樞磁路磁阻,從而降低電樞反應(yīng)的作用,減小氣隙磁場(chǎng)的畸變,以克服起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的大小點(diǎn)問(wèn)題,滿足起動(dòng)要求。
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