SR电机电压斩波方式电磁力分析

SRD是20世纪80年代迅速发展起来的一种新型机电一体化交流调速系统，其结构简单调速性能优越，应用前景十分广阔。但是SR电机由于结构的特殊性导致其运行时振动和噪声问题较为突出，限制了它的应用范围，因此减小运行时的噪声是目前SR电机研究热点之一。
       电磁噪声是SR电机的主要噪声，它是由SR电机脉动的电磁力所引起的，其分为切向力分量和径向力分量。切向力是使电机运行的动力，其产生脉动的电磁转矩，这会导致SR电机运行噪声；径向力对电机电动运行无作用，但却使定子形变从而激发定子振动和噪声。显然，对SR电机切向力和径向力进行分析计算有助于进一步开展SR电机振动抑制策略研究。
       本文基于SR电机的线性模型，对SR电机在电压PWM能量回馈（ERVC）和非能量回馈（NERVC）两种不同续流方式下的切向力和径向力进行了仿真计算比较了它们的大小。
       2SR电机电磁力线性分析基于线性模型，SR电机的转矩表达式为由式（1）可见，SR电机的转矩与电流的平方成正比，与电感对转子位置的变化成正比。
       设SR电机转子半径为R则切向力为国然呢作用在励磁极上的径向力为对线性磁路，由式⑷可见，径向力与电流的平方、电感成正比，与气隙成反比。
根据式（2）和式（4），分别对下列情况下的切向力和径向力进行了比较分析。
3SR电机电磁力特性仿真研究（1）在斩波频率、开通角和占空比相同时，不同的关断角0f对应电磁力的比较如所示。
       P=0.8时不同续流方式下对应的电磁力特征相绕组若在接近最大电感处关断，将导致很大的径向力，从而激发剧烈的振动。
（2）斩波频率、开通角和关断角相同时，定转子间气隙变化对径向力的影响如所示。
不同续流方式下径向力与定转子间气隙的关系由可见，径向力随着定转子间气隙的增大而减小，由此增大定转子间气隙有利于降低振动和噪声。但是气隙的增大将导致空载励磁电流的增大，从而降低电机的效率。因此在实际应用中应权衡。
       斩波频率、开通角、关断角和电流有效值相同的情况下，两种续流方式电磁力的比较如所示。
由可见在SR电机电流有效值相同的情况下，NERVC方式下的占空比小于ERVC方式下的占空比，NERVC方式下的转矩脉动小于ERVC方式。两种情况下的切向力基本相等，但NERVC方式的径向力大于ERVC方式。
斩波频率、开通角、关断角和平均径向力相同的情况下，两种续流方式电磁力的比较如图由可见，①适当增大关断角，有利于提高由可见，当平均切向力相等时，两种续流切向力；②在相同关断角的情况下，NERVC方式方式下的电流有效值基本相等，NERVC方式下的转子位置/°ERVC和NERVC电磁力的比较（电流有效值为1.4A）（虚线所示为NERVC方式，P=0. 22；实线所示为ERVC方式P=0.57）2王宏华等。开关磁阻调速电机定子振动抑制。电工技转子位置/ ERVC和NERVC电磁力的比较（虚线所示为NERVC方式，P=0.3实线所示为ERVC方式，占空比小于ERVC方式，但NERVC方式的平均径向力大于ERVC方式。
       通过以上的分析比较可见，适当减小关断角可以有效地降低径向力，但是过度的减小会影响电机的出力；增大定转子间隙可以有效降低径向九从而有助于降低定子的振动和噪声，但同时会降低电机的效率，应权衡考虑；非能量回馈（NERVC）方式的转矩脉动比能量回馈（ERVC式的转矩脉动小，但平均径向力较大。