按照一般直流電動機的起動轉(zhuǎn)矩計算公式Tst=pN2Πa5Ist=CT5Ist其中:Tst―起動轉(zhuǎn)矩(Nm);p―電機極對數(shù);N―電機總導體數(shù);a―電機支路對數(shù);5―起動時每極下的磁通(Wb);Ist―起動電流(A);CT―轉(zhuǎn)矩常數(shù)。
對于已制成的電機,p、N、a均為常數(shù),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(shù)據(jù)可見第一次和第三次Ist近似相同,但起動轉(zhuǎn)矩卻有一定的差距,Tst1Tst3=0.85,從而出現(xiàn)了實測與計算的誤差。分析出現(xiàn)上述起動轉(zhuǎn)矩大小點問題,我們可以從直流電機電磁轉(zhuǎn)矩計算公式的推導進行分析,從而得出定轉(zhuǎn)子位置對起動轉(zhuǎn)矩的影響。
在一般直流電機電磁轉(zhuǎn)矩計算公式Tem=CT5Ia的推導過程中,忽略了齒槽的影響,假定轉(zhuǎn)子繞組沿圓周均勻分布。而在摩托車起動電機中,由于體積小,轉(zhuǎn)子外徑小,轉(zhuǎn)子上槽數(shù)較少,在這臺125二極起動電機中,轉(zhuǎn)子槽數(shù)為12槽,每槽內(nèi)導體數(shù)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(zhuǎn)子導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。
精確的計算應求出每個槽內(nèi)導體所受的力矩,再將整個轉(zhuǎn)子上導體所受力矩相加即為電機的電磁轉(zhuǎn)矩。
設(shè)某槽內(nèi)導體數(shù)為NC,該槽所在處的磁密為Bx,則該槽內(nèi)導體所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子槽數(shù)為Z2,則整個轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為Tem=∑Z2i=1NcBxLia由此可見,由于定轉(zhuǎn)子位置不同,轉(zhuǎn)子各槽中導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)了起動轉(zhuǎn)矩的大小點問題。
結(jié)束從上可見,由于起動電機轉(zhuǎn)子槽數(shù)小,起動電流大,電樞反應較強,氣隙磁場畸變嚴重,使得定轉(zhuǎn)子位置不同時起動轉(zhuǎn)矩不同,因而在設(shè)計電機時,應考慮上述影響,使得Tstmin大于發(fā)動機對起動轉(zhuǎn)矩的要求,才能確保在轉(zhuǎn)子任何位置時都能起動。經(jīng)過多次對多臺125起動電機的測量,發(fā)現(xiàn)其起動轉(zhuǎn)矩誤差約在10%~20%左右,因而起動轉(zhuǎn)矩設(shè)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(zhuǎn)子槽數(shù)多少有關(guān)。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(zhuǎn)矩的大小點問題,滿足起動要求。
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