Determination of integral parameters of an AC commutator motor circuit model with the use of FEM software

W referacie przedstawiono liniowy model matematyczny silnika komutatorowego więzami holonomicznymi. Taki model wymaga zastosowania większej liczby stopni swobody, ale umożliwia uwzględnienie asymetrii i zjawisk zachodzących w zestyku ślizgowym. W modelu tym wymagane są macierze indukcyjności, które uwzględniają sprzężenia magnetyczne pomiędzy elementarnymi cewkami. Do wyznaczenia tych macierzy zastosowano program Opera3D. Aby skrócić czas tworzenia modelu 3D w module Preprocessor autorzy opracowali narzędzie komputerowe w środowisku programistycznym Visual C++. Umożliwia ono automatyzację procesu tworzenia modelu 3D silnika za pomocą zbioru parametrów konstrukcyjnych. Obliczenia polowe wykonano przy wymuszeniach prądowych w wybranych cewkach obwodu stojana i wirnika. Założono stałą przenikalność magnetyczną żelaza, co wynikało z liniowych funkcji stanu cewek magnetycznych. Na podstawie rozkładu pola magnetycznego wyznaczono indukcyjności własne i wzajemne pomiędzy poszczególnymi cewkami jako wynik pochodnej strumienia sprzężonego względem prądu. Dyskretne wartości indukcyjności rozłożono w szereg Fouriera, uzyskując ich analityczną postać w funkcji kąta obrotu wirnika.Mathematical linear model of an AC commutator motor with holonomic constraints is presented in this paper. Such model needs using a greater number degrees of freedom but it enables to take into consideration electromagnetic asymmetries and physical phenomenon in sliding contact. In the assumed model there is requested inductance's matrix to allow for flux linking particular coils. The Opera3D FEM software was used to determine such matrix. Authors worked out special software as Visual C++ application for shorter generation of model 3D motor. This software enables automatic generation of model 3D by means of set of main parameters. Simulation with current flow in chosen coils were made. Constant permeability of iron core as consequence of linear magnetic state function was assumed. On the basis of magnetic flux distribution self and mutual inductance's were calculated as result of flux linkage derivative with respect to current. Discretised values of inductance's were expanded into Fourier series which gave their analytical functions in rotor angle position domain