1.一种角振动激励装置,包括机座、定子铁心、定子绕组、无槽转子、永磁磁钢、配套轴承和左、右端盖;其特征在于:所述定子铁心固定在机座的内侧,且定子铁心设有绕组槽;
所述定子绕组嵌放在定子铁心的绕组槽中,且定子绕组为两相,两相绕组的轴线在空间上互相垂直,匝数相同;
所述无槽转子通过配套轴承分别与左、右端盖固定,再与机座固定;
所述无槽转子设有方形孔,永磁磁钢固定在方形孔中;
所述两相定子绕组通入交流电,且两相交流电的幅值、频率可调,相位错开90°电角度;
所述无槽转子的方孔个数为两个,为上、下对称结构;
所述嵌放在无槽转子方孔中的永磁磁钢为两块,磁极的排放顺序为SN、SN;
所述无槽转子的中间部分较粗,与定子铁心同轴心且存在空气隙,两端部分较细,且一端做为转轴伸出;
所述定子铁心采用硅钢片叠制而成,定子绕组采用电磁漆包线绕制而成;
工作时两相定子绕组通电后产生旋转磁场,其效果类似一对磁极N、S在空间上转动,由于无槽转子的方孔中装有永磁磁钢,磁极的极性与旋转磁场的磁极极性匹配,无槽转子会跟随旋转磁场转动,无槽转子与旋转磁场的旋转角速度、角加速度相同,即实现了旋转磁场角速度、角加速度量值的有效输出;
工作时两相定子绕组通入的电流分别为:
则两相绕组在气隙中产生的磁动势分别为:
式中NC和ND分别是两相绕组的有效匝数;将两相绕组产生的磁动势合成,则:可知此时气隙中仍为两个圆形旋转磁场,转速相同,转向相反,但是幅值不等,分别为:将两个幅值不同的圆形旋转磁场进行矢量合成,为椭圆旋转磁场;其中合成磁动势的最大值,为椭圆磁场的长轴幅值F1++F1-,合成磁动势的最小值,为椭圆磁场的短轴幅值|F1+-F1-|;设定两个幅值不等的圆形磁场旋转起始位置为椭圆磁场的长轴位置,旋转角速度同为ω,则任意t时刻椭圆旋转磁场转过角位移δ的正切值,为两个圆形旋转磁场的幅值在椭圆长轴投影分量之差与椭圆短轴投影分量之和的比,即:对上式进行简化,可得:
定义椭圆旋转磁场短轴与长轴的比值为磁场的椭圆度,即:则式(6)可以写成:
δ(t)=arctg(α·tgωt) (8)对式(8)进行求导,可得到任意时刻椭圆旋转磁场的角速度为:采用数值仿真软件,设定α=0.8,ω=2πf=100π,得到此时的旋转磁场的角速度波形;
对式(9)进行求导,可得到任意时刻椭圆旋转磁场的角加速度为:由于采用无槽转子,其转子表面可以看做是无数根导条,旋转磁场转动时与表面导条切割,产生一定的启动转矩,可以防止角振动激励装置起动时造成的转子振荡。