一種罩極式電動機旋轉磁場橢圓度的計算與獲取方法
【專利摘要】一種罩極式電動機旋轉磁場橢圓度的計算與獲取方法，其步驟如下：一、將通過罩極環的磁通進行空間分解，得到磁通分量和二、將未罩極部分磁通與分量疊加，再進行分解后得到磁通和三、將磁通與合成，得到橢圓旋轉磁場四、將橢圓旋轉磁場分解，得到兩個圓形旋轉磁場與五、將磁通進行分解，得到兩個圓形旋轉磁場與六、將圓形旋轉磁場和進行合成，得到最終旋轉磁場其橢圓度αe與磁通和的幅值、相位差β，以及磁軸空間夾角θ有關；七、采用測角儀獲取夾角θ；八、將兩組測量線圈分別纏繞在未罩極鐵心和罩極環的外側；九、通過示波器采集兩組測量線圈的電信號，獲取磁通和的幅值，以及相位差β；十、代入橢圓度計算公式得到旋轉磁場橢圓度αe。
【專利說明】
-種罩極式電動機旋轉磁場楠圓度的計算與獲取方法
技術領域
[0001] 本發明設及一種電動機磁場參數的計算與獲取方法，更具體的是設及一種罩極式 電動機旋轉磁場楠圓度的計算與獲取方法。
【背景技術】
[0002] 隨著現代家庭的智能化，越來越多的小功率電機被使用到智能家居中來，對電機 的性能要求也越來越高。其中罩極式單相異步電動機是目前使用最多的單相異步電機，由 于它具有簡單結構，運行可靠，穩定的性能等優點，被廣泛用于排氣扇，電磁爐等小功率驅 動生活家電中。但是罩極式異步電機使用過程中存在較為明顯的振動，且該振動容易引起 其連接部分、固定部分W及電路板上的元器件共振，從而產生振動噪聲和發生線路松動等 問題，并有可能導致嚴重故障的發生，所W對罩極式電動機的振動研究非常重要。
[0003] 罩極式電動機產生振動的原因是由于定子繞組通電后，氣隙中的旋轉磁場幅值和 轉速為變化量，為楠圓旋轉磁場，由于電動機的工作原理為轉子異步跟隨旋轉磁場運行，所 W旋轉磁場的性質直接決定了電機轉子切向振動的變化情況，而楠圓度運一參數與旋轉磁 場的性質密切相關，因此，本發明提出了一種罩極式電動機旋轉磁場楠圓度的計算與獲取 方法。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的是提出一種罩極式電動機旋轉磁場楠圓度的計算與獲取方法。
[0005] 本發明的目的采取下述技術方案實現：
[0006] -種罩極式電動機旋轉磁場楠圓度的計算與獲取方法，其步驟如下：
[0007] 一、將通過電動機罩極環的磁通Φ;在空間上進行分解，方向為主繞組未罩極部分 線圈的軸線方向〇X，W及與0X垂直的方向Oi，兩個方向的磁通分量分別為Φ'2和遣1，磁通步2 在時間上按照正弦規律變化，所W磁通分量0'2和金":同樣在時間上按照正弦規律變化；
[000引二、將0Χ軸線方向的磁通0>1與Φ',進行疊加，經過計算化簡后，得到在時間上按照 正弦規律變化的磁通03，W及按照余弦規律變化的磁通04 ;
[0009] Ξ、將磁通與斬進行合成，得到楠圓形旋轉磁場;
[0010] 四、將楠圓形旋轉磁場進行分解，得到兩個幅值不同、轉速相同、轉向相反的圓 形旋轉磁場Φ，與Og,
[00川五、將磁通0>3進行分解，得到兩個幅值相同、轉速相同、轉向相反的圓形旋轉磁場 與&8 ;
[001。 六、將圓形旋轉磁場、Φ,、和遣8進行合成，得到電動機的最終楠圓旋 轉磁場Φρ，其楠圓度公式為：
[0013]
[0014] 可知旋轉磁場的楠圓度Qe與主繞組未罩極部分線圈的磁通〇1和通過罩極環的磁 通忠2的幅值、相位差e，W及磁軸的空間夾角Θ存在對應關系；
[0015] 屯、采用高精度測角儀獲取主繞組未罩極部分軸線與罩極短路環軸線的空間夾角 白；
[0016] 八、將兩組應數相同的測量線圈分別纏繞組主繞組未罩極部分鐵屯、和罩極環的外 側；
[0017] 九、通過示波器采集兩組現慢線圈的感應電動勢信號，獲取磁通?,和磁通的幅 值，W及相位差β;
[001引十、將夾角Θ、磁通01和磁通Φ,的幅值，W及相位差β代入楠圓度計算公式，計算后 得到罩極電動機旋轉磁場的楠圓度曰6。
[0019] 所述步驟一中的罩極環的磁通= ^2mSin城，分量0'2 =<I>2mC〇s0.sin獻，分 量 = 〇2m sin 0. sin 械；
[0020] 所述步驟二中的罩極環的磁通Φ, =0|mSin(似? + 片），巫1與巫'2進行疊加后，正弦 規律變化的磁通走3 = (〇im cosy^ + 〇2m cos巧sin獻=sin佩，按照余弦規律變化的 磁通巫4=巫imsin化os ω t =巫4mC〇s ω t;
[0021] 所述步驟Ξ中的合成楠圓形旋轉磁場〇s，其長軸幅值為〇2msin9,短軸幅值為 巫 imsinP;
[0022] 所述步驟四中的圓形旋轉磁場Φ5的幅值3
Φ。的幅值為
，起始位置同為軸線Oi的正向；
[0023] 所述步驟五中的圓形旋轉磁場Φ,和金8幅值同呆
I起始位 置分別位于軸線Oi的正向和負向；
[0024] 所述步驟八中的兩組測量線圈為銅制漆包線。
[0025] 本發明的有益效果:本發明的一種罩極式電動機旋轉磁場楠圓度的計算與獲取方 法，計算原理依據相量在空間和時間上的分解與疊加，計算方法簡便；同時可W采用測量線 圈和測角儀直接獲取楠圓度計算公式所需的參數，誤差小，精度高。
【附圖說明】
[0026] 圖1為罩極式電動機的定子結構圖；
[0027] 圖2為電動機罩極環磁通遣2的空間分解圖；
[0028] 圖3為電動機磁通迂>1與Φ。疊加后的磁通分解示意圖；
[0029] 圖4為電動機磁通走4與Φ；；合成楠圓形旋轉磁場的示意圖；
[0030] 圖5為楠圓形旋轉磁場、W及磁通Φ,的分解示意圖；
[0031] 圖6為電動機楠圓形旋轉磁場的合成示意圖。
【具體實施方式】
[0032] W下結合附圖進一步描述本發明的一種罩極式電動機旋轉磁場楠圓度的計算與 獲取方法的實施。
[0033] 圖1為罩極式電動機的定子結構圖，包括主繞組線圈Α，罩極環Β，其中主繞組未罩 極部分線圈的軸線為0Χ，罩極環Β的軸線為0Υ，兩者在空間的夾角為Θ，主繞組通電后，主繞 組未罩極部分線圈產生磁通Φ,，通過罩極環部分的磁通為Φ,，由于罩極環的作用，導致磁 通Φ,滯后磁通Φ,相位角β，即
[0034]
[0035] 圖2為電動機罩極環磁通Φ,的空間分解圖，將磁通在空間上進行分解，方向為 主繞組未罩極線圈軸線方向〇X，W及與0Χ垂直的方向Oi，兩個方向的磁通分量分別為Φ'2和 金;，為
[0041] 圖4為電動機磁通Φ,與Φ';合成楠圓形旋轉磁場的示意圖，根據楠圓旋轉磁場 的合成原理可知，當空間上錯開90度空間角，時間上錯開90度電角度，且幅值不同的兩個磁 場遣4與Φ；；，合成后為楠圓旋轉磁場。且楠圓旋轉磁場的長軸幅值為〇"2m=〇2mSin 白，短軸幅值為Φ 4m= Φ ImSi址。
[0042] 圖5為楠圓形旋轉磁場Φ,、W及磁通遣,的分解示意圖，根據楠圓旋轉磁場的分解 理論，楠圓旋轉磁場可W分解為幅值不同，轉速相同，轉向相反，起始位置同為Oi正向的 兩個圓形旋轉磁場〇$和&6，且
[0043]
[0044] 根據脈振磁通的分解原理，將磁通和分解為幅值相同，轉速相同，轉向相反，起始 位置分別為Oi正向和負向的兩個圓形旋轉磁場Φ,和金8，且
[0045]
[0046] 將同為順時針轉向的磁通和Φ,進行疊加，合成后的圓形旋轉磁場幅值為
I定義為Φ反向， 如圖6所示；將同為逆時針轉向的磁通Φ,和〇8進行疊加，合成后的圓形旋轉磁場幅值為
巨義為Φ正向， 如圖6所示;根據旋轉磁場的合成法則可知，兩個幅值不同，轉向相反，轉速相同的圓形旋轉 磁場，合成后為楠圓形旋轉磁場φρ ,且長軸幅值為巫碰+巫娜]=i*lmCOS0+〇2mCOS目+ 〇lmSin 0，短軸幅值為Φ施-Φ娜=〇2mSin目，由此可得到楠圓旋轉磁場東0的楠圓度為，
[0047]
[004引根據式(5)可知，罩極式電動機旋轉磁場的楠圓度cie與主繞組未罩極部分線圈的 磁通01和通過罩極環的磁通Φ,的幅值、相位差β，Κ及磁軸的空間夾角Θ相關。其中夾角Θ可 W通過高精度測角儀獲取;磁通Φ?和Φ,的幅值、相位差β的獲取方法為：
[0049] 將兩組應數同為Ν的測量線圈，分別纏繞在主繞組未罩極部分鐵屯、和罩極環的外 偵U，當罩極式電動機工作時，變化的磁通Φ?和Φ,分別在兩組測量線圈中感應出電動勢El和 E2,采用示波器采集兩組測量線圈的感應電動勢信號，根據變壓器公式得Ei = 4.44fN〇im，E2 =4.44f N Φ 2m，由此可W獲得磁通走I和遣2的幅值Φ Im和Φ 2m，同時根據兩路信號的頻率 (50化似及過零點的時間差，可W獲取相位差β。最后將得到的參數值代入公式巧），即可獲 得罩極式電動機旋轉磁場的楠圓度大小。
[0050] 本發明的一種罩極式電動機旋轉磁場楠圓度的計算與獲取方法，計算原理依據相 量在空間和時間上的分解和疊加，計算方法簡便；同時可W采用測量線圈和測角儀直接獲 取楠圓度計算所需的參數，誤差小，精度高。
[0051] 實施例不應視為對本發明的限制，但任何基于本發明的精神所作的改進，都應在 本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種罩極式電動機旋轉磁場橢圓度的計算與獲取方法，其特征在于:其步驟如下， 一、 將通過電動機罩極環的磁通02在空間上進行分解，方向為主繞組未罩極部分線圈 的軸線方向0X，以及與ox垂直的方向〇i，兩個方向的磁通分量分別為6' 2和4>丨，磁通Φ2在時 間上按照正弦規律變化，所以磁通分量和φ'2同樣在時間上按照正弦規律變化； 二、 將οχ軸線方向的磁通^^與^^進行疊加，經過計算化簡后，得到在時間上按照正弦 規律變化的磁通4>3，以及按照余弦規律變化的磁通? 4; 三、 將磁通64與(|^進行合成，得到橢圓形旋轉磁場; 四、 將橢圓形旋轉磁場進行分解，得到兩個幅值不同、轉速相同、轉向相反的圓形旋 轉磁場與Φ6; 五、 將磁通03進行分解，得到兩個幅值相同、轉速相同、轉向相反的圓形旋轉磁場67與 Φ8； 六、 將圓形旋轉磁場Φ5、Φ6、Φ7、和〇8進行合成，得到電動機的最終橢圓旋轉磁場 ，其橢圓度公式為：可知旋轉磁場的橢圓度~與主繞組未罩極部分線圈的磁通屯和通過罩極環的磁通 的幅值、相位差β，以及磁軸的空間夾角Θ存在對應關系； 七、 采用高精度測角儀，獲取主繞組未罩極部分軸線與罩極短路環軸線的空間夾角Θ; 八、 將兩組匝數相同的測量線圈分別纏繞組主繞組未罩極部分鐵心和罩極環的外側； 九、 通過示波器采集兩組測量線圈的感應電動勢信號，獲取磁通Φ,和磁通02的幅值， 以及相位差β; 十、將夾角Θ、磁通和磁通?2的幅值，以及相位差β代入橢圓度計算公式，計算后得到 罩極電動機旋轉磁場的橢圓度~。2. 根據權利要求1所述的一種罩極式電動機旋轉磁場橢圓度的計算與獲取方法，其特 征在于：步驟一中的罩極環的磁通62=<E> 2msin<yi ,分量d^2=02mcos沒.sincii,分量 Φ; = Φ2/" sin 沒.sin 時。3. 根據權利要求1所述的一種罩極式電動機旋轉磁場橢圓度的計算與獲取方法，其特 征在于：步驟二中的罩極環的磁通Φ, = Φ1Β) sin(dyi+々），Φ:與Φ72進行疊加后，正弦規律 變化的磁通<?>3 = (Φ1?7Ι cos>0 + (I)2m cos^)sin伽=Φ3/η sinoi，按照余弦規律變化的磁通 Φ4= OimsinPcos ω t = i^mcos ω t 〇4. 根據權利要求1所述的一種罩極式電動機旋轉磁場橢圓度的計算與獲取方法，其特 征在于:步驟三中的合成橢圓形旋轉磁場，其長軸幅值為Φ 2msin0，短軸幅值為Φ lmSin β〇5. 根據權利要求1所述的一種罩極式電動機旋轉磁場橢圓度的計算與獲取方法，其特 征在于：步驟四中的圓形旋轉磁場05的幅值為，?6的幅值為.起始位置同為軸線〇i的正向。6. 根據權利要求1所述的一種罩極式電動機旋轉磁場橢圓度的計算與獲取方法，其特 征在于：步驟五中的圓形旋轉磁場07和08幅值同為，起始位置分 別位于軸線Oi的正向和負向。7. 根據權利要求1所述的一種罩極式電動機旋轉磁場橢圓度的計算與獲取方法，其特 征在于:步驟八中的兩組測量線圈為銅制漆包線。
【文檔編號】H02P21/14GK106059429SQ201610566101
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月10日
【發明人】趙浩, 馮浩, 王璇
【申請人】璧墊旦, 趙浩