Рис. 5.4 Устройство КРД в разобранном виде

108 
 
 
 
 
 
 
 
(a)
 
(b) 
Рис. 5.5 
Основные топологии КРД: (а) трехфазный 6/4-полюсный и (b) четырехфазный 8/6-полюсный
Рис. 5.6 
Топология трехфазного 12/10-полюсного многозубчатого КРД
Рис. 5.7 
Топология трехфазного 6/8-полюсного КРД с внешним ротором
Благодаря достоинствам прочной конструкции, устойчивости к нагреванию и гибкой формы, КРД 
является пригодным для полного привода в электромобилях. В частности, топология внешнего ротора 
позволяет ротору, установленному в виде хомута на колесе, исключать, таким образом, редуктор и 
соответствующие потери в передачах. На рис. 5.7 показан трехфазный 6/8-полюсный 
КРД 
с внешним 
ротором. В отличие от обычной топологии РЭ, ротор имеет меньший диаметр, чем статор, в этой топологии 
с внешним ротором сам ротор имеет больший диаметр. Следовательно, число полюсов ротора обычно 
подбирается так, чтобы они превышали количество полюсов статора, чтобы уменьшить колебание 
крутящего момента на колесо. Между тем, этот КРД с внешним ротором предварительно конструируют в 
форме блина, а именно большой радиальный диаметр и короткую осевую длину, чтобы ее можно было 
легко вставлять в колесо.

109 
5.2.2 Принцип действия машин с коммутируемыми реактивными 
двигателями 
Из-за характерного свойства полюсов статора и ротора КРД (коммутируемый реактивный двигатель), 
сопротивление магнитного потока для каждой обмотки фазы зависит от положения ротора. Таким образом, 
принцип создания крутящего момента основан на правиле «минимального сопротивления», то есть полюс 
ротора имеет тенденцию выравниваться с полюсом возбужденного статора, так что сопротивление пути 
магнитного потока минимально.
Создание крутящего момента можно математически объяснить с помощью принципа 
электромеханического преформы энергии (Krishnan, 2001). Как показано на рис. 5.8, полюса статора 
намотаны в виде концентрированных обмоток из 
N 
витков. Когда они возбуждаются током 
i
, возникает 
магнитный поток. Характеристики магнитно-движущего потока в зависимости от магнитнодвижущей силы 
(МДС) представлены для не выровненного положения между полюсами статора и ротора при 

= 

1
и 
выровненного положения между полюсами статора и ротора при 

 
= 

2
. Здесь можно увидеть, что 
характеристика потока в зависимости от 
МДС 
для невыровненного положения является почти линейной, 
поскольку сопротивление воздушного зазора является большим и доминирующим, в то время как 
характеристика для выровненного положения является нелинейной, поскольку сопротивление магнитного 
потока попадает под влияние магнитного насыщения.
(a)
(b)
Рис. 5.8 
Принцип создания крутящего момента 
КРД
: (а) положения ротора и (b) характеристики потока
При возбуждении обмотки фазы входная энергия 
W
i
 
выражается как 
где 
e 
индуцированная ЭДС (электродвижущая сила), которая определяется как
Следовательно, входную мощность можно вновь записать как

110 
где 
F
i
 
= 
N i 
- возбуждаемая в фазной обмотке 
МДС (магнитодвижущая сила)
. Эта входящая энергия 
равна сумме энергии магнитного поля, накопленной в фазной обмотке 
W
f
, 
и 
выходной механической 
энергии, преобразованной в движение 
W
o
:
Для дополнительных изменений, уравнение (5.4) может быть записано как
Для данного тока и МДС соответствующие мощности могут быть получены как
Следовательно, дополнительная выходная энергия определяется по
которая на самом деле представляет собой область между двумя свойствами для данной МДС. 
Инкрементальная выходная энергия относительно изменения положения ротора 
δθ 
представляет собой 
электромагнитный момент 
T 
, который может быть выражен как 
Эта дополнительная (инкрементальная) выходная энергия фактически равна изменению коэнергии 
между выровненными и не выровненными позициями, и коэнергия 
W
′
f 
определяется как дополнение 
энергии магнитного поля:
где 
L 
индуктивность, которая определяется как связь по току и является функцией ротора, его 
положения и тока. Следовательно, крутящий момент может быть переписан как
В случае отсутствия магнитного насыщения индуктивность изменяется линейно в зависимости от 
положения ротора для данного тока, так что крутящий момент определяется по
В случае магнитного насыщения крутящий момент больше не может быть выражен в виде простого 
алгебраического уравнения. На самом деле, оно должно быть выражено в виде интегрального уравнения:
На основе вышеупомянутого принципа создания крутящего момента принцип вращения можно легко 
объяснить, используя трехфазный 6/4-полюсный 
КРД
, как показано на рис. 5.9. Когда обмотка фазы A 
возбуждается, ротор имеет тенденцию вращаться по часовой стрелке, чтобы уменьшить нежелательное 
сопротивление пути потока, пока полюса I и I′ ротора не будут совмещены с полюсами статора A и A ′, где 
отрицательное сопротивление пути потока имеет минимальное значение. Затем фаза A отключается, а фаза 
B включается, так что реактивный крутящий момент стремится привести полюсы ротора II и II ‘в 
соответствие с полюсами статора B и B’. Точно так же возбуждение обмотки фазы C приводит к 
выравниванию полюсов ротора I′ и I с полюсами статора C и C′ соответственно. Направление крутящего 
момента всегда будет находиться в направлении ближайшего выровненного положения. Следовательно, 
при создании обмотки фаз с последовательностью A-B-C в соответствии с обратной связью положения 
ротора от датчика положения, ротор сможет непрерывно вращаться по часовой стрелке. Напротив, при 
создании обмотки фаз с последовательностью A-C-B, ротор будет вращается против часовой стрелки. 
Также можно наблюдать, что ротор вращается на один оборот, переключаясь 12 раз, то есть количество фаз 

111 
умножается на число полюсов ротора. Следовательно, чем больше число полюсов ротора, тем выше 
частота переключения на фазу.

жүктеу/скачать 23,63 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: