按照一般直流電動機的起動轉矩計算公式Tst=pN2Πa5Ist=CT5Ist其中:Tst―起動轉矩(Nm);p―電機極對數;N―電機總導體數;a―電機支路對數;5―起動時每極下的磁通(Wb);Ist―起動電流(A);CT―轉矩常數。
對于已制成的電機,p、N、a均為常數,因而Tst∝5Ist,對于Ist相近時,電樞反應作用相近,磁通可以認為近似不變,所以Tst∝Ist。從上面試驗數據可見第一次和第三次Ist近似相同,但起動轉矩卻有一定的差距,Tst1Tst3=0.85,從而出現了實測與計算的誤差。分析出現上述起動轉矩大小點問題,我們可以從直流電機電磁轉矩計算公式的推導進行分析,從而得出定轉子位置對起動轉矩的影響。
在一般直流電機電磁轉矩計算公式Tem=CT5Ia的推導過程中,忽略了齒槽的影響,假定轉子繞組沿圓周均勻分布。而在摩托車起動電機中,由于體積小,轉子外徑小,轉子上槽數較少,在這臺125二極起動電機中,轉子槽數為12槽,每槽內導體數為20,此外由于起動電機起動電流大,交軸電樞反應強烈,使得氣隙下磁場畸變嚴重,氣隙下各點磁密不相同,轉子導體在各處所受力不同,因而若假定轉子繞組沿圓周均勻分布則有一定誤差。
精確的計算應求出每個槽內導體所受的力矩,再將整個轉子上導體所受力矩相加即為電機的電磁轉矩。
設某槽內導體數為NC,該槽所在處的磁密為Bx,則該槽內導體所產生的電磁轉矩為Tz=NcBxLia其中:Bx―導體所在處磁密;L―導體有效長度;ia―導體中的電流。若轉子槽數為Z2,則整個轉子產生的轉矩為Tem=∑Z2i=1NcBxLia由此可見,由于定轉子位置不同,轉子各槽中導體所在的氣隙磁密不同,則產生的電磁轉矩不同,從而出現了起動轉矩的大小點問題。
結束從上可見,由于起動電機轉子槽數小,起動電流大,電樞反應較強,氣隙磁場畸變嚴重,使得定轉子位置不同時起動轉矩不同,因而在設計電機時,應考慮上述影響,使得Tstmin大于發動機對起動轉矩的要求,才能確保在轉子任何位置時都能起動。經過多次對多臺125起動電機的測量,發現其起動轉矩誤差約在10%~20%左右,因而起動轉矩設計時也應考慮20%左右的裕度,當然,該裕度主要與電樞反應影響的強弱和轉子槽數多少有關。此外可通過一定措施來削弱電樞反應影響,比如增大機座磁密,使其接近飽和,或者增大磁鋼的厚度,以增大電樞磁路磁阻,從而降低電樞反應的作用,減小氣隙磁場的畸變,以克服起動轉矩的大小點問題,滿足起動要求。
|