Luận án Nghiên cứu đặc tính khởi động động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu khởi động trực tiếp có xét đến ảnh hưởng của bão hòa mạch từ và hiệu ứng mặt ngoài

 i 
LỜI CAM ĐOAN 
 Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả tính 
toán trình bày trong Luận án này là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất cứ 
công trình nào khác. 
 Hà Nội, ngày  tháng  năm 2018 
 TẬP THỂ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC Nghiên cứu sinh 
TS. Bùi Đức Hùng PGS. TS. Nguyễn Anh Nghĩa Lê Anh Tuấn 
 ii 
LỜI CẢM ƠN 
 Để hoàn thành luận án này, tác giả trước tiên bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc nhất đến hai 
thầy giáo hướng dẫn khoa học trực tiếp là TS. Bùi Đức Hùng và PGS. TS. Nguyễn Anh 
Nghĩa luôn dành nhiều công sức, thời gian quan tâm, động viên và tận tình hướng dẫn 
nghiên cứu sinh trong suốt quá trình thực hiện luận án. 
 Tác giả xin chân thành cảm ơn TS. Phùng Anh Tuấn, TS. Bùi Minh Định đã hỗ trợ và 
đóng góp các ý kiến quý báu để nghiên cứu sinh hoàn thiện luận án. 
Tác giả chân thành cảm ơn các thầy, cô Bộ môn Thiết bị Điện - Điện tử, Viện Điện và 
Viện đào tạo Sau đại học - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã tạo mọi điều kiện để 
nghiên cứu sinh có điều kiện thuận lợi nhất về thời gian và cơ sở vật chất trong quá trình 
thực hiện luận án. 
Tác giả cũng bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc tới Ban Lãnh đạo và toàn thể anh/chị trong 
Phòng Tổ chức lao động tiền lương Tổng công ty Điện lực - TKV là nơi tác giả công tác đã 
tạo mọi điều kiện để tác giả thuận lợi về thời gian học tập và nghiên cứu luận án. 
Tác giả trân trọng cảm ơn Công ty Cổ phần chế tạo điện cơ Hà Nội (HEM) đã tạo mọi 
điều kiện cho tác giả trong công tác gia công và chế tạo mẫu thử nghiệm LSPMSM. 
Tác giả trân trọng cảm ơn Viện Nghiên cứu quốc tế về Khoa học & Kỹ thuật tính toán 
(DASI) đã tạo điều kiện thuận lợi cho phép tác giả sử dụng chương trình phần mềm 
ANSYS/Maxwell 2D để thực hiện các bài toán mô phỏng FEM cho LSPMSM. 
 Tác giả xin gửi lời cảm ơn tới các bạn bè đã động viên, giúp đỡ về mọi mặt góp phần 
vào sự thành công của luận án. 
 Cuối cùng, tác giả dành lời cảm ơn tới bố mẹ, vợ và các con đã luôn động viên và hỗ 
trợ về vật chất và tinh thần cho tác giả những lúc khó khăn, mệt mỏi nhất để tác giả yên 
tâm trong quá trình nghiên cứu, góp phần không nhỏ vào thành công của luận án. 
 Tác giả luận án 
 Lê Anh Tuấn 
 iii 
MỤC LỤC 
LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................................... i 
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................................ ii 
MỤC LỤC ............................................................................................................................ iii 
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ........................................................... vi 
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ........................................................................................ xii 
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH VÀ ĐỒ THỊ ................................................................... xiii 
MỞ ĐẦU ...1 
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ................................................................................................. 3 
1.1 Lịch sử phát triển của LSPMSM ................................................................................ 3 
1.2. Ưu điểm của LSPMSM.............................................................................................. 4 
1.3 Nhược điểm của LSPMSM ......................................................................................... 4 
1.4 Các nghiên cứu trong nước và thế giới về LSPMSM ................................................. 4 
1.4.1 Các nghiên cứu trong nước ............................................................................... 4 
1.4.2 Các nghiên cứu trên thế giới ............................................................................. 4 
1.5 Kết luận ..................................................................................................................... 13 
CHƯƠNG 2. MÔ HÌNH TOÁN VÀ MÔ PHỎNG ĐẶC TÍNH KHỞI ĐỘNG 
CỦA LSPMSM .................................................................................................. 15 
2.1 Mô hình máy điện đồng bộ tổng quát ....................................................................... 15 
2.2 Mô hình toán LSPMSM ............................................................................................ 18 
2.3 Mô phỏng LSPMSM ................................................................................................. 21 
2.3.1 Mô phỏng LSPMSM từ mô hình toán ............................................................ 21 
2.3.2 Mô phỏng LSPMSM từ các phần mềm ứng dụng phương pháp 
phần tử hữu hạn .............................................................................................. 27 
2.4 Kết luận ..................................................................................................................... 31 
CHƯƠNG 3. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐẶC TÍNH KHỞI ĐỘNG 
CỦA LSPMSM .................................................................................................. 33 
3.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến đặc tính khởi động của LSPMSM .................................. 33 
3.1.1 Ảnh hưởng bão hòa mạch từ đến điện cảm từ hóa đồng bộ dọc trục 
và ngang trục Lmd, Lmq .................................................................................... 33 
3.1.2 Ảnh hưởng của hiệu ứng mặt ngoài ................................................................ 53 
3.1.3 Ảnh hưởng của bão hòa mạch từ đến điện kháng tản stato, rôto x1, x’2 ......... 60 
3.1.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ .................................................................................. 64 
3.1.5 Ảnh hưởng của tính chất tải ............................................................................ 66 
 iv 
3.2 Tổng hợp các yếu tố chính ảnh hưởng đến đặc tính khởi động của LSPMSM ........ 69 
3.2.1 Mô hình toán của LSPMSM xét ảnh hưởng của bão hòa mạch từ 
và hiệu ứng mặt ngoài ..................................................................................... 69 
3.2.2 Sơ đồ MATLAB/Simulink với mạch từ hiệu chỉnh đề xuất ........................... 71 
3.2.3 Kết quả mô phỏng ........................................................................................... 74 
3.2.4 So sánh kết quả mô phỏng với phương pháp tổng hợp đề xuất 
và phương pháp phần tử hữu hạn .................................................................... 76 
3.3 Khảo sát ảnh hưởng kích thước NCVC đến đặc tính khởi động LSPMSM và lựa 
chọn kích thước NCVC LSPMSM 2,2 kW .............................................................. 80 
3.3.1 LSPMSM với độ dày NCVC khác nhau ......................................................... 81 
3.3.2 LSPMSM với bề rộng NCVC khác nhau ....................................................... 84 
3.3.3 Lựa chọn kích thước NCVC cho LSPMSM 2,2 kW ...................................... 87 
3.4 Kết luận chương 3 ..................................................................................................... 87 
CHƯƠNG 4. THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ ............................................. 89 
4.1 Giới thiệu chung ....................................................................................................... 89 
4.2 Ứng dụng LabVIEW và Card NI USB-6009 đo đặc tính dòng điện 
và tốc độ khởi động LSPMSM ................................................................................. 89 
4.2.1 Giới thiệu phần mềm LabVIEW ..................................................................... 89 
4.2.2 Card đo lường NI USB-6009 .......................................................................... 91 
4.3 Mô hình thí nghiệm LSPMSM ................................................................................. 92 
4.3.1 Đo dòng điện ................................................................................................... 92 
4.3.2 Đo tốc độ LSPMSM ....................................................................................... 93 
4.4 LSPMSM 2,2 kW thực nghiệm ................................................................................ 95 
4.4.1 Cấu hình rôto LSPMSM ................................................................................. 95 
4.4.2 Gia công NCVC .............................................................................................. 95 
4.4.3 Hoàn thiện rôto ............................................................................................... 96 
4.4.4 Lắp ráp LSPMSM ........................................................................................... 96 
4.4.5 Bàn thử nghiệm LSPMSM ............................................................................. 97 
4.5 Kết quả mô phỏng và đo lường đặc tính tốc độ và dòng điện khởi động LSPMSM 
ở chế độ không tải ..................................................................................................... 98 
4.5.1 Đặc tính dòng điện khởi động ......................................................................... 98 
4.5.2 Đặc tính tốc độ khởi động ............................................................................... 99 
4.6 Kết luận chương 4 ................................................................................................... 101 
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................................................... 102 
 v 
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 103 
Tiếng Việt ..................................................................................................................... 103 
Tiếng Anh ..................................................................................................................... 103 
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN ............................ 109 
PHỤ LỤC...110 
PHỤ LỤC A .................................................................................................................... 110 
PHỤ LỤC B ...................................................................................................................... 130 
PHỤ LỤC C ...................................................................................................................... 137 
 vi 
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 
Kí hiệu/ 
Viết tắt 
Đơn vị Ý nghĩa 
A Wb.m-1 Vecto từ thế 
Ag m
2 Tiết diện hữu ích khe hở không khí 
Am m
2 Tiết diện bề mặt khối nam châm vĩnh cửu 
Asy m
2 Tiết diện gông từ stato 
Ast m
2 Tiết diện trung bình răng stato 
Ary m
2 Tiết diện trung bình gông từ rôto 
Ary1 m
2 Tiết diện trung bình gông từ rôto phần trên NCVC 
Ary2 m
2 Tiết diện trung bình gông từ rôto phần dưới NCVC 
Art m
2 Tiết diện trung bình răng rôto 
a m Chiều rộng vành ngắn mạch 
a1 Số mạch nhánh song song 
B Tesla Mật độ từ thông 
B Tesla Mật độ từ thông quy đổi trong khe hở không khí 
Bg Tesla Mật độ từ thông khe hở không khí 
Br Tesla Mật độ từ thông dư nam châm vĩnh cửu 
Bsy Tesla Mật độ từ thông gông từ stato 
Bst Tesla Mật độ từ thông răng stato 
Bry Tesla Mật độ từ thông gông từ rôto 
Bry1 Tesla Mật độ từ thông gông từ rôto phía trên khối NCVC 
Bry2 Tesla Mật độ từ thông gông từ rôto phía dưới khối NCVC 
Brt Tesla Mật độ từ thông răng rôto 
Bs Tesla Mật độ từ thông bão hòa lõi thép rôto 
b m Chiều cao vành ngắn mạch 
b41 m Bề rộng miệng rãnh stato 
b42 m Bề rộng miệng rãnh rôto 
Cbh Hệ số bão hòa 
C1 Hệ số biến đổi tương đương rãnh hở stato khi bão hòa mạch từ 
C2 Hệ số biến đổi tương đương rãnh hở rôto khi bão hòa mạch từ 
c m Chiều dày cách điện rãnh 
c' m Chiều dày cách điện trên nêm 
cv Hệ số thể tích nam châm vĩnh cửu 
 vii 
D m Đường kính trong stato 
Dn m Đường kính ngoài stato 
D' m Đường kính ngoài rôto 
Dt m Đường kính trục rôto 
Dv m Đường kính trung bình của vòng ngắn mạch 
d m Đường kính dây dẫn 
dcđ m Đường kính dây dẫn có kể đến cách điện 
d1 m Đường kính đáy tròn nhỏ rãnh stato 
d2 m Đường kính đáy tròn lớn rãnh stato 
E0 V Sức điện động cảm ứng do NCVC sinh ra 
f Hz Tần số dòng điện stato 
f2 Hz Tần số dòng điện rôto 
Fds A Từ thế sinh ra bởi dòng ids 
Fg A Sức từ động khe hở không khí 
Frt A Sức từ động răng rôto 
Fst A Sức từ động răng stato 
Fsy A Sức từ động gông từ stato 
Fqs A Từ thế sinh ra bởi dòng iqs 
Fry A Sức từ động gông từ rôto 
Fry1 A Sức từ động gông từ rôto phía trên khối NCVC 
Fry2 A Sức từ động gông từ rôto phía dưới khối NCVC 
Fztb A Sức từ động trung bình một rãnh stato 
FEM Phương pháp phần tử hữu hạn 
f Hz Tần số dòng điện 
g,  m Độ rộng khe hở không khí 
g' m Khe hở không khí tương đương có tính đến răng rãnh stato và rôto 
g"d m Chiều dài khe hở không khí quy đổi theo trục d 
g"q m Chiều dài khe hở không khí quy đổi theo trục q 
Hc A/m Lực kháng từ 
Hsy A/m Cường độ từ trường gông từ stato 
Hst A/m Cường độ từ trường răng stato 
Hry A/m Cường độ từ trường gông từ rôto 
Hry1 A/m Cường độ từ trường gông từ rôto phía trên khối NCVC 
Hry2 A/m Cường độ từ trường gông từ rôto phía dưới khối NCVC 
hr2 m Chiều cao rãnh rôto 
hm m Chiều cao khối nam châm vĩnh cửu 
IM Động cơ không đồng bộ 
 viii 
IPM Động cơ đồng bộ NCVC gắn chìm 
Iđm A Dòng định mức stato 
ids A Thành phần dòng điện stato dọc trục 
iqs A Thành phần dòng điện stato ngang trục 
In A Dòng ngắn mạch khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài với s = 1 
Inbh A 
Dòng ngắn mạch khi xét đến bão hòa và hiệu ứng mặt ngoài với 
s = 1 
Ik A Dòng điện khởi động 
ia, ib, ic A Dòng điện pha A, B, C 
JR kg.m
2 Mômen quán tính rôto 
kC Hệ số Carter 
Kđ1 Hệ số đấu nối 
klđ Hệ số lấp đầy 
kd1 Hệ số quấn rải stato 
kdq1, kW Hệ số dây quấn stato 
k Hệ số khe hở không khí 
k1 Hệ số khe hở không khí stato 
k2 Hệ số khe hở không khí rôto 
kfq Hệ số hình dáng từ hóa ngang trục 
kfd Hệ số hình dáng từ hóa dọc trục 
kFe Hệ số ép chặt lá thép 
kL(s) Hệ số điện cảm hiệu ứng mặt ngoài 
kR(s) Hệ số điện trở hiệu ứng mặt ngoài 
kbh Hệ số bão hòa 
kbhx1 Hệ số bão hòa đặc tính điện kháng tản stato 
kbhx2 Hệ số bão hòa đặc tính điện kháng tản rôto 
krl Hệ số quấn rải 
ky1 Hệ số bước ngắn 
LSPMSM Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu khởi động trực tiếp 
LPM Phương pháp mô hình tham số tập trung 
Ld H Điện cảm đồng bộ dọc trục stato 
Lq H Điện cảm đồng bộ ngang trục stato 
Lls H Điện cảm tản cuộn dây stato 
Lmd H Điện cảm từ hóa đồng bộ dọc trục 
Lmq H Điện cảm từ hóa đồng bộ ngang trục 
L’lr H Điện cảm tản lồng sóc rôto quy đổi 
L’r0 H Tổng điện cảm tản tạp, đấu nối rôto 
 ix 
L’r2 H Điện cảm tản rãnh rôto xét đến hiệu ứng mặt ngoài 
L’r2~ H Điện cảm tản rãnh rôto quy đổi xét đến hiệu ứng mặt ngoài 
lm m Độ dày khối nam châm vĩnh cửu 
l1 m Chiều dài tác dụng của lõi sắt stato 
l2 m Chiều dài tác dụng của lõi sắt rôto 
l1 m Chiều dài dây quấn 1 pha stato 
lđ1 m Chiều dài phần đầu nối 
lsy m Chiều dài trung bình của đường từ trường đi trong gông từ stato 
lst m Chiều dài trung bình răng rôto 
lry m Chiều dà ... từ thẩm tương đối của NCVC, rec = 1,05; 
 Am diện tích của NCVC. 
 Am = wm.l2 = 34.10
-3.70.10-3 = 2,31.10-3 (m2) 
m
3
6
m0 7 3
0 rec m
l 5.10
R 1,64.10
. .A 4. .10 .1,05.2,31.10
  
- Từ trở khe hở barrier từ đầu cực NCVC: 
ml
0 r 1 2
4.d
R
.l .(h h )
 
Trong đó: 
 d = 3,5 mm; 
 h1 = 5,5 mm; 
 h2 = 2 mm. 
3
7
ml 7 3 3
0 r 1 2
4.d 4.3,5.10
R 2,1.10
.l .(h h ) 4. .10 .70.10 .(2 5,5).10
 
- 
5
g
6
m0
R 1,23.10
0,0547
R 1,7.10
 
- 
6
m0
7
ml
R 1,7.10
0,0773
R 2,1.10
 
 133 
- 
m r
bdg s
1 1/ 2.
A B
2.( ).( ) 4
A B
  
 
Trong đó: 
 Abdg = t.lr, t - chiều dài khoảng cầu nối, t = 2 mm, Abdg = 2 × 70 = 1,4.10-4 (m2); 
 Bs - mật độ từ thông bão hòa của lõi thép rôto (Thép B50-A800), Bs = 1,88 T; 
 Br - mật độ từ dư của NCVC, với NCVC NdFeB-N35 Br = 1,2 T. 
3
m r
4
bdg s
1 1/ 2. 1 1/ 0,0547 2.0.0773
1,231
A B 2,31.10 1,2
2.( ).( ) 4 2. . 4
A B 1,4.10 1,88
   
 
- Mật độ từ thông khe hở không khí: 
m g
g r r
g
A / AC
B .B .B
1 (1 2. 4 ) 1 (1 2. 4 )
2,31/ 5,5
B .1,2 0,3752T
1 0,0547(1 2.0,0773 4.1,231)
 
      
- Biên độ từ thông cơ bản một cực do NCVC sinh ra: 
s r
M1 g
D .l 4
. .sin( . / 2).B
p
 
- Tổng từ thông móc vòng cuộn dây stato do NCVC sinh ra [72]: 
w1 phr
W ph M1 gM
3 3
M
k .N4.D.l .
k .N . .( ).sin( ).B
p 2
4.104.10 .70.10 0,902.312 0,97.
.( ).sin( ).0,3752 0,48
2 2
  
 
- Sức từ động không tải do NCVC sinh ra [29]: 
0 w ph M1 M
2 2 2
E .k .N . .f .f . .50.0,48 109 V
2 2 2
   
B.3 XÁC ĐỊNH ĐIỆN KHÁNG ĐỒNG BỘ DỌC TRỤC VÀ NGANG TRỤC Ld, Lq 
Điện kháng từ hóa dọc trục và ngang trục trong quá trình làm việc ổn định của 
LSPMSM được tính toán như sau: 
1. Điện kháng đồng bộ dọc trục [71] 
 d ad 1
x x x 
- Điện kháng từ hóa đồng bộ dọc trục được xác định [71]: 
20 r
ad w1 ph2 "
d
6. .D.l .f
x (k .N )
p .g

 Trong đó: 
 D = 104 (mm) - đường kính trong của stato; 
 134 
 l2 = 70 (mm) - chiều dài lõi thép rôto; 
 f = 50 (Hz) - tần số nguồn cấp; 
 p = 2 - số cặp cực; 
 Nph = w1 = 312 - số vòng dây nối tiếp một pha stato; 
 kW1 = 0,902 - hệ số dây quấn stato; 
 gd
” - chiều dài khe hở không khí theo trục d quy đổi. 
 d
1 ad
1ad
m g
g
g
k .k
k
1 P .R
C
g k .g 
kC là hệ số khe hở không khí (k), kC = 1,25 
Cg k .g 1,25.0,5 0,625 (mm) 
 1ad
sin( . ) sin(0,97. )
k 0,97 1
 1
4 . 4 0,97.
k .sin( ) .sin( ) 1,272
2 2
ad
sin( . / 2) sin(0,97. / 2)
k 0,656
. / 2 0,97. / 2
 Hệ số từ dẫn của NCVC: 
o rec 0 m
m
m
. .A
P
l
 
o rec = 1,05 độ từ thẩm tương đối của NCVC NdFeB-N35 
o 0 = 4. .10-7 (T.m/A) độ từ thẩm chân không 
o lm = 5 (mm) chiều dài NCVC theo phương ngang 
o 
m m 2A w .l 
 wm = 34 (mm) 
 l2 = 70 (mm) 
 2m m 2A w .l 34.70 2380 (mm ) 
7 3
7rec 0 m
m 3
m
. .A 1,05.4. .10 .2,38.10
P 6,1.10
l 5.10
  
 Từ trở khe hở không khí Rg: 
0 g
g '
g
.A1
P
R g

g 1A . .r .l
p
1
1
D 104
r 52 (mm)
2 2
3 2
g 1A . .r .l 0,97. .52.70 5,55.10 (m )
p 2
 135 
7 3
0 g 5
g 3
g
.A1 4. .10 .5,55.10
P 1,115.10
R g 0,625.10
 
 Rg = 8,97.10
4 
3
3
d
1 ad
1ad 7 4
m g
g 0,625.10
g 2,98 .10
k .k 1,272.0,656
1k
1 6,1.10 .8,97.101 P .R
20
ad w1 ph2
d
6. .D.l.f
x (k .N )
p .g

7 3 3
2
ad 2 3
6.4. .10 .104.10 .70.10 .50
x .(0,902.312) 18,21( )
2 .2,98.10
 
 - Điện cảm từ hóa đồng bộ dọc trục: 
ad
md
x 18,21
L 0,0579 (H)
2. .f 2. .50
 - Điện kháng đồng bộ: 
 d ad
x x x 
 x = x1 là điện kháng tản dây quấn stato đã xác định ở Phụ lục A động cơ 
không đồng bộ, x1 = 4,1 (Ω) 
 Điện kháng đồng bộ dọc trục: 
 d ad
x x x 18,21 4,1 22,31( )  
2. Điện kháng đồng bộ ngang trục [71] 
q aqx x x 
20
aq w1 ph2 "
q
6. .D.l.f
x (k .N )
p .g

 Trong đó: 
 q
1aq
g
g
k
 Theo [71] 
1aq
sin( . ) sin(0,97. )
k 0,97 0,94
q
1aq
g 0,625
g 0,665 (mm)
k 0,94
20
aq w1 ph2 "
q
6. .D.l.f
x (k .N )
p .g

7 3 3
2
aq 2 3
6.4. .10 .104.10 .70.10 .50
x .(0,902.312) 81,73 ( )
2 .0,665.10
 
 136 
 Điện cảm từ hóa ngang trục: 
aq
mq
x 81,73
L 0,26 (H)
2. .f 2. .50
 Điện kháng đồng bộ ngang trục: 
q aqx x x 81,73 4,1 85,83 ( ) 
 137 
PHỤ LỤC C 
TÍNH TOÁN CÁC ĐẶC TÍNH ĐIỆN CẢM TỪ HÓA 
ĐỒNG BỘ DỌC TRỤC VÀ NGANG TRỤC Lmd, Lmq 
C.1 TÍNH TOÁN ĐẶC TÍNH ĐIỆN CẢM TỪ HÓA ĐỒNG BỘ NGANG TRỤC Lmq 
1. Các tham số mạch từ tính toán điện cảm từ hóa đồng bộ ngang trục Lmq 
1.1 Diện tích gông từ stato 
 sy g1 1
A h .l 
 Trong đó: 
hg1 - chiều cao gông stato, hgs = 16 mm; 
l1 - chiều dài stato: l1 = 70 mm. 
3 2
sy g1 1A h .l 16.70 1,12.10 m
1.2 Chiều dài gông từ stato 
Lsy chiều dài trung bình đường đi từ thông gông từ stato 
 so si r1
sy
R (R h )
L .
4 2
 Trong đó: 
 Rso - bán kính ngoài lõi sắt stato, Rso = 85 mm; 
Rsi - bán kính trong lõi sắt stato, Rsi = 52 mm; 
 hr1 - chiều cao thực tế răng stator, hr1 = 17 mm. 
 3 3 3sy so si r1L . R R h / 2 . 85.10 52.10 17.10 / 2 60,5 mm
4 4
1.3 Diện tích phần lõi sắt rôto 
r1
ry 2
3 2
d R.
A ( ).l
2
7,5 32,5.0.785
( ).70 1.16.10 m
2
 D 
1.4 Chiều dài phần gông từ rôto 
 Theo tính toán lry = wm/2 = 34/2 = 17 mm 
1.5 Diện tích khe hở không khí 
g si 1
2
A .R L
2p
 Trong đó Rsi là bán kính trong stato, Rsi = 52 mm. 
3 3 3 2
g si 2
2 2
A .R .l / 2 .52.10 .70.10 / 2 2,8.10 m
2p 2.2
 138 
1.6 Chiều dài răng stato 
 st r1
l h 17,02mm 
1.7 Chiều dài răng rôto 
 lrt = hr2 = 19 mm 
1.8 Mật độ từ thông gông stato 
g g
sy
sy
A .B
B
A
1.9 Mật độ từ thông gông rôto 
g g
sy
ry
A .B
B
A
1.10 Mật độ từ thông răng stato 
g 1 1 g 1
z1
z1 1 c z1 c
B .l .t B .t
B
b .l .k b .k
 Trong đó: 
 t1 - bước rãnh stato, t1 đã tính ở mục A, t1 = 9,07 mm; 
 kc - hệ số ép chặt lõi sắt, kc = 0,97; 
 bz1 - bề rộng răng stato. 
41 1
z1
1
.(D 2.h d )
b ' d1
Z
Trong đó: 
 D: là đường kính trong stato, D = 104 mm; 
 h41 = 0,5 mm; 
 d1 = 5 mm; 
 Z1 là số rãnh stato, Z1 = 36. 
z1
.(104 2.0,5 5)
b ' 5 4,6 mm
36
41 12
z1 2
1
.[D 2.(h h )]
b '' d
Z
Trong đó: 
 h12 = 11,42 mm; 
 d2 = 6,5 mm. 
41 12
z1 2
1
.[ D 2.(h h )]
b '' d
Z
.[104 2.(0,5 11,42)]
6,25 4,9 mm
36
 139 
Bề rộng răng trung bình stato 
z1 z1
z1
bb 4,6 4,9
b 4,75
2 2
Hệ số răng stato 
z1
z1
1
b 4,75
0,52
t 9,07
Chiều cao răng stato 
2
z1 r1
d 6,5
h ' h 17,02 14,85 mm
3 3
1.11 Mật độ từ thông răng rôto 
Theo [11] 
g 2 2 g 2
z2
z2 2 c z2 c
B .l .t B .t
B
b .l .k b .k
 Trong đó: 
 t2 - bước rãnh rôto, t2 đã tính ở chuyên đề 2, t2 = 11,55 mm; 
 kc - hệ số ép chặt lõi sắt, kc = 0,97; 
 bz2 - bề rộng răng rôto ở 1/3 chiều cao răng. 
1 42
z1 2
2
.(D' d 2.h )
b ' d
Z
 Trong đó: 
 D’ là đường kính ngoài rôto, D’ = 103 mm; 
 d1 = 5,5 mm; 
 h42 = 0,5 mm; 
 Z2 là số rãnh rôto, Z2 = 28. 
1 42
z1 1
2
.(D' d 2.h )
b ' d
Z
.(103 5,5 2.0,5)
5,5 5,32 mm
28
r2 2
z2 2
2
.(D' 2.h d )
b '' d
Z
 Trong đó: 
 hr2 = 19 mm; 
 d2 = 2,5 mm. 
r2 2
z2 2
2
.(D' 2.h d )
b '' d
Z
.(103 2.19 2,5)
2,5 5,07 mm
28
 140 
z2 z2
z2
b ' b '' 5,32 5,07
b 5,2 mm
2 2
Hệ số răng rôto 
z2
z2
2
b 5,2
0,45
t 11,55
Chiều cao răng rôto 
2
z2 r2
d 2,5
h ' h 19 18,17 mm
3 3
1.12 Sức từ động khe hở không khí 
g e
g
0
B .g
F 

1.13 Sức từ động gông stato 
 Fsy = B_H_G(Bsy).Lsy 
1.14 Sức từ động răng stato 
 Fsy = B_H_R(Bst).Lst 
1.15 Sức từ động gông rôto 
 Fry = B_H_G(Bry).Lry 
1.16 Sức từ động răng rôto 
 Fry = B_H_R(Brt).Lrt 
2. Tính toán đặc tính điện kháng đồng bộ ngang trục với MATLAB 
2.1 Hàm tính toán đặc tính B-H thép kỹ thuật điện B50_A800 
function [H] = B_H_B50_A800( B ) 
%UNTITLED2 Summary of this function goes here 
% Detailed explanation goes here 
%UNTITLED Summary of this function goes here 
% Detailed explanation goes here 
 B_B50A800=[0 0.14 0.3 1.38 1.48 1.52 1.56 1.68 1.745 1.8 1.865 2.02 
2.085 2.1]; 
 H_B50A800=[0 50 100 300 500 700 1000 3000 5000 7000 10000 30000 60000 
100000]; 
 i=1; 
 H=0; 
 while B_B50A800(i)<=B 
 i=i+1; 
 if (i==14) break; 
 end 
 % Truong hop khac gia tri, tuyen tinh hoa 
 if B_B50A800(i-1)< B 
 H=(H_B50A800(i-1)+(B-B_B50A800(i-1))*(H_B50A800(i)-H_B50A800(i- 
1))/(B_B50A800(i)-B_B50A800(i-1))); 
 end 
 % Truong hop bang gia tri 
 if B_B50A800(i-1)==B H = H_B50A800(i-1); 
 end 
end 
 141 
2.2 Hàm tính toán giá trị điện cảm từ hóa đồng bộ ngang trục Lmq 
function [Lmq] = Iq_to_Lmq(Iq) 
%UNTITLED3 Summary of this function goes here 
% Detailed explanation goes here 
 % Khai bao cac gia tri dau vao 
 u0=4*pi*10.^-7; 
 p=2; 
 kdq1=0.902; 
 Nph=312; 
 L=70*10.^-3; 
 Rsi = 52*10.^-3; 
 alpha_lm=0.97; 
 Asy = 1.12.*10.^-3; 
 Lsy = 60.5*10^-3; 
 Lst = 17*10.^-3; 
 landa_s=0.52; 
 Ag = alpha_lm*2.86*10.^-3; 
 g1 = 0.625*10.^-3; 
 Ary = 1.16*10.^-3; 
 landa_r=0.47; 
 Lrt = 19*10.^-3; 
 Lry = 17.5*10.^-3; 
 %--------------------------------------------------------------------- 
% Tinh toan cac gia tri 
 % Khai bao bien mat do tu thong 
 Bg = 0; 
 Bst = 0; 
 Bsy = 0; 
 Brt = 0; 
 Bry = 0; 
 % Khai bao bien cuong do tu truong 
 Hst = 0; 
 Hsy = 0; 
 Hrt = 0; 
 Hry = 0; 
 % Khai bao bien suc tu dong 
 Fst = 0; 
 Fsy = 0; 
 Frt = 0; 
 Fry = 0; 
 %Fm = 0; 
 Fg = 0; 
 % Buoc nhay tu thong khe ho 
 DeltaBg = 1.5/1000; 
 for Bg=0:DeltaBg:1.5 
 % Tinh toan suc tu dong tong 
 Bry=Bg*(Ag/Ary); 
 Bst=Bg/landa_s; 
 Brt=Bg/landa_r; 
 Bsy=Bg*(Ag/Asy); 
 %---------------------------------------------------------------- 
 % Tính toán suc tu dong 
 Fg = Bg*g1/u0; 
 % Thep B50_A800 
 Fry = B_H_B50_A800 (Bry)*Lry; 
 Frt = B_H_B50_A800 (Brt)*Lrt; 
 Fst = B_H_B50_A800 (Bst)*Lst; 
 Fsy = B_H_B50_A800 (Bsy)*Lsy; 
 142 
 Delta_F = abs(Fsq - (Frt+Fry+Fg+Fst+Fsy)); 
 if ((Delta_F)/Fsq)<0.01 
 break; 
 end 
 end 
 Lmq=Bg*(4*L*Rsi*kdq1*Nph)*(pi/4)/(p*Iq); 
end 
C.2 TÍNH TOÁN ĐẶC TÍNH ĐIỆN CẢM TỪ HÓA ĐỒNG BỘ DỌC TRỤC Lmd 
1. Các tham số mạch từ tính toán điện cảm từ hóa đồng bộ dọc trục Lmd 
1.1 Diện tích gông stato 
 sy g1 s
A h .l 
 Trong đó: 
 hg1 - chiều cao gông stato, hgs = 16 mm; 
 ls - chiều dài stato: ls = 70 mm. 
3 2
sy g1 sA h .l 16.70 1,12.10 m
1.2 Chiều dài gông từ stato 
 sy 1 r1 g1
l (D h h / 2) / 8 
 Trong đó: 
 D1 - đường kính trong lõi thép stato, D1 = 104 mm; 
 hr1 - chiều cao rãnh stato, hr1 = 17,02 mm; 
 hg1 = 16 mm. 
sy 1 r1 g1l (D h h / 2) / (2.4)
(104 17,02 16 / 2) / 8 50,6 mm
1.3 Diện tích phần lõi sắt rôto được chia làm hai phần 
a) Thành phần Ary1 
- Tiết diện trung bình Ary1 
2
ry1
2. .r
A .l
2.p.2

Trong đó r2’ là đường kính lõi sắt không kể răng rãnh rôto, r2’ = 32,5 mm. 
2
ry1
3
3 3 2
2. .r
A .l
2.p.2
2. .32,5.10
0,97. .70.10 1,39.10 m
2.2.2

- Chiều dài trung bình đường đi từ thông trong thành phần một 
 1 2
ry1
(h h )
L
2
 143 
 Trong đó: 
 h1 = 2,08 mm; 
 h2 = 7,5 mm. 
(2.08 7.5)
Lry1 4,79 mm
2 
b) Thành phần Ary2 
- Tiết diện trung bình Ary1 
ry2 ry2 sA h .l 
hry2 = wm/2 = 17 mm 
3 3 3 2
ry2A 18.10 .70.10 1,26.10 mm
 - Chiều dài trung bình đường đi từ thông trong thành phần hai 
 Xác định chiều dài trung bình Lry2 = 8,47 mm 
1.4 Diện tích khe hở không khí 
 s
g si
l2
A .R .
2p 2 
 Rsi: bán kính trong stator, Rsi = 52 mm 
 3 3 3 2s
g si
l2 2
A .R . .52.10 .70.10 / 2 2,8.10 m
2p 2 2.2
1.5 Chiều dài răng stato 
st r1 g1l (h h / 2)
(17,02 16 / 2) 25 mm
1.6 Chiều dài răng rôto 
 lrt = hr2 = 19 mm 
1.7 Tiết diện phần NCVC 
3 2m
m r
w
A .l 1,26.10 m
2 
1.8 Mật độ từ thông gông stato 
g g
sy
sy
A .B
B
A
1.9 Mật độ từ thông trung bình gông rôto thành phần một 
g g
ry1
ry1
A .B
B
A
 144 
1.10 Mật độ từ thông trung bình gông rôto thành phần hai 
g g
ry2
ry2
A .B
B
A
2
z2 r2
d 2,5
h h 19 18,17 mm
3 3
1.11 Mật độ từ thông răng stato 
g g
st
st
A .B
B
1.12 Mật độ từ thông răng rôto 
g g
rt
rt
A .B
B
1.13 Mật độ từ thông đi qua khe hở khối NCVC 
 Theo Miller [71] phải xét đến cả từ thông đi qua barier từ, lúc này giá trị Am phải xét 
thêm thành phần barier từ, tổng hợp thành giá trị A’m 
g g
gm
m
A .B
B
A
1.14 Sức từ động khe hở không khí 
g e
g
0
B .g
F 

1.15 Sức từ động gông stato 
 Fsy = B_H_G(Bsy).Lsy 
1.16 Sức từ động răng stato 
 Fst = B_H_R(Bst).Lst 
1.17 Sức từ động gông rôto thành phần 1 
 Fry1 = B_H_G(Bry1).Lry1 
1.18 Sức từ động gông rôto thành phần 2 
 Fry2 = B_H_G(Bry2).Lry2 
1.19 Sức từ động răng rôto 
 Frt = B_H_R(Brt).Lrt 
1.20 Sức từ động rơi trên khe hở không khí 
g e
g
0
B .g
F 

1.21 Sức từ động rơi trên khe hở khối NCVC 
Theo Miller, từ dẫn phần barier từ 
0 1 2 s
m0
.(h h ).l
P
2.d 
 145 
Trong đó h1, h2, d là kích thước của thông số barier từ, lslà chiều dài lõi thép rôto. 
Từ dẫn phần NCVC 
rec 0 m
m1
e
. .A
P
g
Từ dẫn tổng phần NCVC và barrier từ 
Pm = Pm0 + Pm1 
 Sức từ động trên khối NCVC 
g g
m
m
A .B
F
P
1.22 Áp dụng định luật Kirhoff 2 cho mạch từ 
 ds g m sy st ry1 ry2 rt
F F F F + F F F F
2. TÍNH TOÁN ĐẶC TÍNH ĐIỆN CẢM TỪ HÓA ĐỒNG BỘ DỌC TRỤC VỚI 
MATLAB 
Hàm tính toán giá trị điện cảm từ hóa đồng bộ dọc trục Lmd 
function [Lmd] = Id_to_Lmd(Id) 
%UNTITLED3 Summary of this function goes here 
% Detailed explanation goes here 
% Khai bao cac gia tri dau vao 
 u0=4*pi*10^-7; 
 urec=1.05; 
 p=2; 
 kdq1=0.902; 
 Nph=312; 
 Ls=70*10^-3; 
 Rsi=52*10^-3; 
 alpha_lm=0.97; 
 lm=5*10^-3; 
 wm=34*10^-3; 
 h1=2.05*10^-3; 
 h2=5.59*10^-3; 
 d=3.5*10^-3; 
 Asy = 1.12.*10.^-3; 
 Lsy = 60.5*10^-3; 
 Lst = 17*10.^-3; 
 landa_s=0.52; 
 Ag=alpha_lm*(2*Rsi*pi*Ls/(2*p*2)); 
 g1 = 0.625*10.^-3; 
 Am=(wm*Ls/2); 
 lm=5*10^-3; 
 Pm0=u0*(Ls*(h1+h2)/2)/d; 
 Pm1=urec*u0*Am/lm; 
 Pm=Pm0+Pm1; 
 Rm=1/Pm; 
 landa_r=0.47; 
 Lrt = 19*10.^-3 
 Ary1=1.39*10^-3; 
 Lry1=4.79*10^-3; 
 Ary2=1.26*10^-3; 
 Lry2=8.47*10^-3; 
%--------------------------------------------------------------------- 
% Tinh toan cac gia tri 
 146 
 % Khai bao bien mat do tu thong 
 Bg = 0; 
 Bgm=0; 
 Bst = 0; 
 Bsy = 0; 
 Brt = 0; 
 Bry = 0; 
 % Khai bao bien cuong do tu truong 
 Hst = 0; 
 Hsy = 0; 
 Hrt = 0; 
 Hry1 = 0; 
 Hry2 = 0; 
 % Khai bao bien suc tu dong 
 Fst = 0; 
 Fsy = 0; 
 Frt = 0; 
 Fry1 = 0; 
 Fry2 = 0; 
 %Fm = 0; 
 Fg = 0; 
 Fgm = 0; 
 % Tu thong tong khe ho khong khi 
 % Buoc nhay tu thong khe ho 
 DeltaBg = 1.5/1000; % 1000 buoc 
 for Bg=0:DeltaBg:1.5 
 %---------------------------------------------------------------- 
 % Tinh toan suc tu dong tong 
 Bry1=Bg*(Ag/Ary1); 
 Bry2=Bg*(Ag/Ary2); 
 Bst=Bg/landa_s; 
 Brt=Bg/landa_r; 
 Bsy=Bg*(Ag/Asy); 
 %---------------------------------------------------------------- 
 Fg = Bg*g1/u0; 
 Fgm=Bg*Ag*Rm; 
 % Thep B50_A800 
 Frt = B_H_B50_A800 (Brt)*Lrt; 
 Fst = B_H_B50_A800 (Bst)*Lst; 
 Fsy = B_H_B50_A800 (Bsy)*Lsy; 
 Fry1 = B_H_B50_A800 Bry1)*Lry1; 
 Fry2 = B_H_B50_A800 Bry2)*Lry2; 
 Delta_F = abs(Fsd - (Fg+Fgm+Frt+Fry1+Fry2+Fst+Fsy)); 
 if ((Delta_F)/Fsd)<0.05 
 break; 
 end 
 end 
 Lmd=Bg*(4*Ls*Rsi*kdq1*Nph)/(p*Id); 
end