Các thông sốđộng cơ từtrường hướng tâm
Các thông sốtương ứng với mô hình động cơ có rãnh
Góc mở rãnh 𝛼0=40 Chiều rộng miệng rãnh b0=0,8378 mm Chiều dài khe hở
không khí g=0,2mm
Chiều dài khe hở
không khí g=0,2mm
Góc quay Sự thay đổi dịch chuyển nam châm
ωt 00 s 0 mm 10 0,2098 mm 20 0,4196 mm 40 0,8392 mm
So sánh mật độ từ thông giữa mô hình động cơ có rãnh và mô hình động cơ trường hướng tâm giữa cặp nam châm với một rãnh trên stator thể hiện trên hình 2.4 đến hình 2.7. Trong đó kết quả của mô hình động cơ từ trường hướng tâm thu được bằng phương pháp FEM.
Hình 2.5. So sánh mật độ từthông khe hởkhông khí (ωt = 10) [68]
Hình 2.6. So sánh mật độ từthông khe hởkhông khí (ωt = 20) [68]
Hình 2.7. So sánh mật độthông lượng khe hởkhông khí (ωt = 40) [68]
Từ các số liệu trên, nhận thấy rằng trong mô hình động cơ có rãnh mật độ từ thông hướng tâm lớn hơn một chút so với mật độ từ thông dọc trục. Điều này là do động cơ rotor bên ngoài có chiều dài cung nam châm dài hơn chiều dài cung stator. Vì vậy, mật độ từ thông trung bình gần bề mặt stator lớn hơn mật độ từ thông gần bề mặt nam châm. Đối với động cơ PM rotor bên trong, hiệu ứng được đảo ngược. Tuy nhiên, từ các số liệu và kết quả so sánh thấy rằng mật độ từ thông tiếp tuyến từ
mô hình động cơ có rãnh rất phù hợp với kết quả từ động cơ thực. Do đó, ảnh hưởng của độ cong có thể được tính bằng cách đưa vào một hệ số để bù cho sự giảm biên độ của mật độ từ thông hướng tâm, còn đối với mật độ từ thông tiếp tuyến có thể được bỏ qua.
2.3. Quá trình năng lượng trong động cơ BLDC
2.3.1. Xây dựng mạch từ tương đương
Do tính đối xứng trong máy điện nên cấu trúc hình học động cơ BLDC sẽ được lặp lại theo số lần nhất định. Điều này phụ thuộc vào số cực rotor 𝑁𝑟 và số rãnh stator 𝑁𝑠. Khi triển khai mạch từ tương đương, ta chỉ cần phân tích trên một phần, các phần còn lại có tính chất tương tự. Số phần được chia ra xác định theo biểu thức.
nd = UCLN(Ns, Nr) (2.31)
Hình 2.8. Sơ đồ trải ¼ động cơ BLDC - 12 rãnh, 16 cực
Đối với nam châm ta chỉ xét điểm làm việc trên đường cong khử từ trong phạm vi tuyến tính. Khi đó, phương trình đường thẳng B = f(H) được viết theo biểu thức:
Bm = Br −dB
dHHm = Br− μμ0Hm (2.32)
Với nam châm cho sẵn chiều dày ℎ𝑚, tiết diện 𝐴𝑚. Khi đó phương trình trở thành:
BmAmhm = BrAmhm− μμ0HmAmhm (2.33) Phương trình liên hệ giữa từ thông và sức từ động ϕ = g (F) được viết dưới dạng biểu thức:
ϕm= ϕr −μμ0. Am
hm Fm = ϕr− Fm
ℜm (2.34)
Với sự tương đồng giữa mạch điện và mạch từ trong việc giải mạch, từ phương trình (1.39) ta có thể coi nam châm vĩnh cửu là một nguồn dòng từ thông ϕm mắc song song với từ trở ℜm.