新西达2212电机的换相分析

1、2. 新西达2212电机的换相分析分析完了上面最基本的三绕组二极无刷直流电机的换相情况,再来看看我们的老朋友,新西达2212电机的换相过程。不过在此之前,先要介绍一个概念:电角度。图1-29(a显示了新西达2212电机AB相通电时情形,在图中可以看出,A1-2绕组边和A2-1绕组边都处于磁极S2极下。现假设转子逆时针转过了一个角度,使得A1-2和A2-1都处于磁极S3之下,见图1-29(b。从物理上讲,每对磁极都是相同的,不同的磁极编号是人为加上去的;所以在定子绕组看来,图(a和图(b的磁场情况是完全相同的,故而这即是一个完整周期,期间应该完成全部的6次换相。 (a A1-2,A2-1绕组边处

2、于S2下 (b A1-2,A2-1绕组边处于S3下图1-29 新西达2212电机的一个电周期由于新西达2212电机共有7对磁极,故上述这个完整周期内,转子转过的机械角应为:度,而其中的6步换相状态,每步所转过的机械角为度。由于结果中带了小数,对于说明问题很不方便,于是在电工技术中,就产生了电角度(简称电角的概念。虽然每对磁极占圆周空间的机械角为360°/(极对数,但规定其电角度总为360°。这样在上图中,从S2极转到S3极,就等于转过了360°电角度,每次换相间隔仍为60°电角度。360/751.43=51.43/68.57=好,现在来分析运行和换相过程

3、。为方便理解,假设电机的梯形波上升下降沿十分陡峭,近似于方波,转子呈逆时针旋转。在图1-30(a中,N2和S2磁极的分界线刚划过A1-2绕组边,AB相开始导通。由于其定子绕组诡异的绕线方式,电流其实是分两路走的(在图1-15、图1-22和图1-29中为便于读者理解,没有画出第二路电流,这里特此说明。参照图1-14,第一路电流按照A+A1-2 A1-1A2-1A2-2B4-2B4-1B3-1B3-2B-的路径走完;第二路电流按A+A3-2A3-1A4-1A4-2C2-2C2-1C1-1C1-2C3-2C3-1C4-1C4-2B2-2B2-1B1-1B1-2B-的路径走完。图中的点和X描述了电流方

4、向。由左手定则分析可知,第一路电流所经过的绕组边A1-1,A1-2,A2-1,A2-2,B3-1,B3-2, B4-1,B4-2都会对转子产生一个逆时针方向的电磁力。且每个绕组边产生的反电动势为:略小于12/81.5=V。其等效电路图见图1-30(b。比较麻烦的是分析此时C相的感生电动势电动势,我们将第二路电流路径中的每个绕组边逐个分析,这里先预定义面向读者的感生电动势方向为正。结和绕组情况来看,A3-1和A3-2都处于S1磁极下,产生的感生电动势方向相同,所以互相抵消。同理,B1-1和B1-2的互相抵消,C1-1和C1-2的互相抵消,C2-1和C2-2的互相抵消,C3-1和C3-2的互相抵消

5、。只有B2-1, B2-2, C4-1, C4-2会产生有效的反向感生电动势,其等效电路图见图1-30(c。 图1-30(a 图1-30(b 图1-30(c根据前面每个绕组边产生略小于1.5V反电动势的结论,可算得C相引出点此时的电压值约为8V,大于绕组中点电压6V。用相同的方法,我们再分析AB相导通快要结束时的情况。 图1-31(a在图1-31(a中,S2和N3磁极的分界线将要(还未划过绕组边A1-2。第一路电流的情况同图1-30(a,这里就不重复了。要分析的是第二路电流中的反电动势情况:从图中可以看出,A4-1和A4-2的反电动势相互抵消,B1-1和B1-2的相互抵消,B2-1和B2-2的

6、相互抵消,C2-1和C2-2的相互抵消,C3-1和C3-2的相互抵消,C4-1和C4-2的相互抵消,只有A3-1, A3-2, C1-1, C1-2能产生有效的反向感生电动势,其等效电路图见图1-31(b。 图1-31(b根据这个等效电路图,可算得C点此时的输出电压约为4V,小于绕组中点的电压6V。可见,在AB相通电期间,C相的输出电压穿越了6V的中点;也就是说,期间发生了一次过零事件,可以被比较器检测到,并以此作为换相的依据。这里还可以看出的是,在第二路电流中,产生有效反向感生电动势A3-2, A3-1, C1-1, C1-2绕组边,其实对转矩也是有贡献的。由于这种电机非常特别的绕线方式,在任何一种通