一、东莞电机分析其电机结构及运行原理
LG直线振荡电机结构主要由外定子铁心、内定子铁心、动子及绕组组成,如图1所示。绕组内嵌在外定子铁心中,为环状。电机的动子由永磁体和永磁体支架组成,当绕组中通入电流时,在电磁力的作用下,永磁体带动支架沿轴向左右运动。动子上的永磁体极性确定后,振荡方向由绕组中电流的正负决定。外定子铁心由16个小定子铁心块拼装而成。
LG直线振荡电机切面图上下对称,分析中只取其中的一侧。当电枢中通入正的流入纸面的电流时,电枢绕组将在外定子铁心的左侧定子齿部产S极,在右侧定子齿部产生N极,假设永磁体外表面为N极,内表面为S极,永磁体磁极与电枢绕组产生的磁极相互作用,产生向左的推力;如果电枢绕组通入负的流出纸面的电流,电枢绕组将在外定子铁心的左侧定子齿部产生N极,在右侧定子齿部产生S极,定子磁极与永磁体磁极相互作用,在动子上产生向右的推力。如果电枢绕组中的电流周期正负变化,则个交变的电磁推力会作用在动子上,推动动子做周期往复直线运动。
二、电枢磁场分析
由电枢绕组产生的磁力线经过左侧定子齿下的气隙、动子铁心、右侧定子齿下气隙和外定子后形成闭合回路。从磁力线2D分布图可以看出,外定子铁心左右齿部相对的部位及定子和动子铁心外侧之间存在较大的漏磁。为了计及定子和动子铁心外侧漏磁的影响,分析的定子铁心轴向长度为原长度加上2至3倍的气隙长度。
三、环球电机分析永磁体磁场
假定铁心磁导率为无穷大,电机非饱和,忽略漏磁的影响,电机静止时,永磁体单独作用下的气隙磁场左侧气隙磁密与右侧气隙磁密相等。电机静止时,动子处于轴向的中间位置。最大的振荡幅值约为半个永磁体长,当动子在最大振幅范围内振荡时,永磁体在左侧气隙产生的磁密Bpm1与在右侧气隙产生的磁密Bpm2相等。永磁体单独作用下的气隙磁密波形可简化为一方波,如图2所示。
动子处在非静止位置下,忽略漏磁,永磁体在左右气隙产生的磁密分别与静止时永磁体在左右气隙产生的磁密相等。为了方便证明,将永磁体上部气隙与永磁体下部气隙等效为一个气隙,永磁体等效放置在动子铁心上。
动子在不同位置x0处,永磁体在左右气隙产生的磁密与在静止位置时产生的磁密相等。参照静止位置时的波形可画出动子在非静止位置;^处的气隙磁密波形,如图3所示。
四、结论
东莞电机厂动磁式直线振荡电机采用反向磁通电机工作原理,对动子永磁体一侧进行退磁,对另一侧进行增磁,永磁体向磁共能大的一侧移动,改变电流的方向,将改变电磁力的方向。假设铁心磁导率为无穷大,电机非饱和,忽略漏磁的影响,电机静止时,永磁体单独作用下的气隙磁场左侧气隙磁密与右侧气隙磁密相等;动子处在非静止位置x0下,忽略漏磁,永磁体在左右气隙产生的磁密分别与静止时永磁体在左右气隙产生的磁密相等。
根据永磁体单独作用下的气隙磁场的特点,利用磁共能原理,推导出电机推力数学表达式,其值为气隙磁密、绕组匝数、永磁体圆周长度与绕组电流的乘积。
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