Воздушный зазор между зубцом статора и вращающимся ротором с постоянными магнитами
Simscape / Электрический / Электромеханический
Блок Rotating Air Gap моделирует воздушный зазор между зубом статора и вращающимся ротором с постоянными магнитами. Этот блок принимает, что магниты ротора смонтированы на поверхности и что соответствующее индуцированное напряжение синусоидально.
Если угол ротора равен нулю, заданному переменной Rotor angle в Variables вкладке, то магнит ротора идеально выравнивается с серединой первого зуба статора. Затем постоянный магнит ориентируется, чтобы противостоять потоку потока от порта N к порту S.
Используйте этот блок для создания магнитного представления синхронного двигателя с постоянными магнитами (PMSM). Например, если вы хотите смоделировать двигатель с девятью полюсами статора, создайте девять копий этого блока и установите каждый из параметров Stator tooth reference index равным 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, и 9, соответственно.
Этот рисунок показывает эквивалентную схему для воздушного зазора и смежных постоянных магнитов
где:
ϕg - магнитный поток, который течет от внешнего магнитного контура к порту N.
Rg - реактивное сопротивление воздушной перегородки.
mmf - магнитомотивная сила на вращающемся компоненте воздушного зазора.
Rm - реактивное сопротивление постоянных магнитов.
ϕr - магнитный поток, генерируемый постоянными магнитами ротора в угловой области значений, субтактном зубом статора.
Это уравнение определяет связь между ϕg, mmf и ϕr:
Если коэффициент противо-ЭДС синусоидальная, плотность потока ротора с постоянными магнитами определяется этим уравнением
где:
N является Number of rotor pole pairs.
θr - угол ротора.
θs - угол статора.
B0 - это Peak magnet flux density, в Tesla.
Затем, чтобы получить редактирование с постоянными магнитами, интегрируйте по углу статора, субтравмированному зубом статора
где:
r является Rotor radius.
l является Tooth depth (in direction of shaft).
Для идеального PMSM θtooth должно быть равно 2π/Ns, где Ns является значением параметра Number of stator teeth. Затем уравнение потока, который течёт через эквивалентную схему, получается путем решения интеграла:
Чтобы получить крутящий момент, генерируемый через воздушный зазор, сначала вычислите общую энергию, сохраненную компонентом:
Затем, чтобы получить крутящий момент, дифференцируйте относительно угла ротора:
Наконец, вычислите Rg и Rm с точки зрения геометрии:
где:
μ0 - диэлектрическая проницаемость свободного пространства.
μr - относительная диэлектрическая проницаемость постоянных магнитов.
g является Air gap.
lm - длина магнита.
Используйте Variables раздел блочного интерфейса, чтобы задать приоритет и начальные целевые значения для основных переменных до симуляции. Для получения дополнительной информации смотрите Задать приоритет и Начальный целевой объект для основных переменных.
