林明耀（东南大学）

    【摘  要】在分析不对称转子磁阻电动机结构和磁路特点的基础上，提出了根据电磁基本定律计算其关键参数交直轴同步电抗的方法。计算结果与测试值相吻合。

    【叙  词】磁阻电动机同步电动机磁路参数计算

    磁阻式同步电动机具有结构简单、无需励磁、运行可靠和价格低廉等优点，广泛应用于工业和民用领域中，例如，发电机调节器的驱动，纺织、造纸工业生产设备的同步运行以及录音录像设备中，都可使用磁阻电机。

    d轴和q轴同步电抗x_d、x_q是磁阻电动机的关键参数，准确计算它们对该种电动机的设计和运行性能的研究均有着十分重要的意义。

    通常，磁阻或同步电动机可在异步电动机系列基础上派生得到，其定子结构与三相异步电动机相同，定子槽中排列着对称三相绕组，转子由鼠笼转子加开反应槽得到，在鼠笼槽和反应槽中铸铝共同形成起动绕组。图l是不对称转子磁阻电机的转子结构图。

    该电动机为4极。由于鼠笼转子冲片槽数为30槽，加开反应槽时要得到4套对称的磁障系统有困难，因而采用极与极之间反应槽的不对称设置。在该结构转子中，q轴磁路中设置有内、外反应槽，它们在槽邻两极的宽度不同。在每一内反应槽上设置有一定宽度的饱和磁桥，用以改善电机的各项性能指标和增强转子的机械强度。内、外反应槽共同形成q轴磁路中的磁障。

     用x₁表示定子绕组每相漏电抗，c_d、c_q分别表示d轴、q轴电抗系数，f_d、f_q分别表示d轴、q轴磁路的饱和系数，则磁阻电机的各电抗为[1-2]：

    d轴激磁电抗xad每导

   

    以上电抗计算公式(1)～(4)中，两轴饱和系数f_d、f_q可通过磁路计算获得。x_c为相应尺寸的圆柱形转子电抗，它与电机铁心长度l转子直径d₂、有效气隙长度g_e、极对数p、绕组系数k_dp1，和绕组每相串联导体数zψ的关系为：

    由上面的分析可知，计算d、q轴同步电抗xd、xq的关键是计算电抗系数c_d、c_q

    从图1所示的磁阻电动机磁路分析可知，由于相邻两个磁极的气隙磁导不同，使计算磁阻电动机磁路通常所采用的等效磁路法不能使用。从图1知，虽然相邻两个磁极的q轴磁路磁障不同，但在极对与极对之间仍然是相同的。因而，气隙磁导变化的周期为2π／p机械弧度。图2为不对称转子磁路在[o，π/p]范围内的展开图。

    由于磁路对参考q轴对称，故只要讨论θ∈[o，π/p]区域。如图1所示，在θ∈[o，π/p]范围内，转子区域被两道内反应槽分隔成3个区域。另一方面，铁心的导磁率比空气大得多，q轴磁通密度远小于d轴磁密，在铁心齿部和轭部的磁势降落很小。为简化计算，这两部分的磁阻集中以饱和磁阻表示。这样，铁心的导磁率为无穷大，其3个区域为等磁位体。在每一个区域，受定子基波磁势的作用所建立的转子磁势分别为u₁、u₂和u₃，如图3所示。

    1．定子磁势2．转子磁势

假定fq（θ）表示q轴定子磁势，fr（θ）为转子磁势，λq（θ）为q轴气隙