知識 | 新能源電機(jī)開關(guān)磁阻電機(jī)原理

繼變頻調(diào)速系統(tǒng)、直流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)之后最具備優(yōu)勢的新一代無極調(diào)速系統(tǒng)是開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)；因為它的效率高，啟動電流小，啟動轉(zhuǎn)矩大、制動性能好，能實現(xiàn)再生制動，四象限控制靈活、節(jié)約電能效果顯著、系統(tǒng)調(diào)控性能好、結(jié)構(gòu)簡單堅固，調(diào)速范圍寬等多項功能和特性等卓越性，越來越被市場推崇和廣泛使用。

在電動車驅(qū)動、通用工業(yè)、工程機(jī)械、家用電器、航空電氣、傳動設(shè)備和紡織機(jī)械等各個領(lǐng)域應(yīng)用顯著。

開關(guān)磁阻電機(jī)原理和三相異步交流電機(jī)一樣，首先是“旋轉(zhuǎn)的磁場”。

電機(jī)定子上有一一相對的磁極：AA’、 BB’、 CC’、 DD’，將對應(yīng)磁極安裝上繞組，以上圖AA’為例。如果依次對AA’、 BB’、 CC’、 DD’通電，磁場就會運(yùn)動。如果再按順序變換繞組正負(fù)級就完成了磁場旋轉(zhuǎn)，也是一個完整的相位變換。

采用下圖的簡單開關(guān)變換電路就可以實現(xiàn)。我們發(fā)現(xiàn)上圖有四個相位，開關(guān)磁阻電機(jī)的這個特點使得電機(jī)不受三相交流電的限制，可以采用多相的旋轉(zhuǎn)磁場。解決了三相異步電機(jī)極對數(shù)越少轉(zhuǎn)速越高，極對數(shù)越多扭矩越大的問題，實現(xiàn)了扭矩和轉(zhuǎn)速同步，而且實現(xiàn)了在規(guī)定范圍內(nèi)按需求提供轉(zhuǎn)速，而不受制于負(fù)載。注意：簡單的開關(guān)電路是基于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，多相位變換是需要轉(zhuǎn)子位置信息才能完成。

旋轉(zhuǎn)的磁場有了，還缺一個轉(zhuǎn)動力矩。這個力矩就是來自于磁阻最小原理，也就是磁通總是沿磁阻最小的路徑閉合。

轉(zhuǎn)子設(shè)計了“若干“個無限接近定子磁極的齒極，如上圖，通電極對產(chǎn)生的磁通會尋找到最近的磁導(dǎo)體閉合磁通，由于磁通總是沿磁阻最小的路徑閉合，產(chǎn)生力矩將轉(zhuǎn)子由通電0°旋轉(zhuǎn)到10°，實現(xiàn)最小磁阻。此時結(jié)合旋轉(zhuǎn)的磁場進(jìn)行磁極換相完成了電機(jī)轉(zhuǎn)子的連續(xù)旋轉(zhuǎn)。如果轉(zhuǎn)子齒極和定子磁極一一對應(yīng)轉(zhuǎn)子就會處于最小磁阻位置，此時轉(zhuǎn)子不會變化位置，所以轉(zhuǎn)子齒極數(shù)和定子磁極數(shù)必須是有規(guī)律的相差。轉(zhuǎn)子一般是用硅鋼片制作，沒有繞組、鼠籠、永磁體，所以該電機(jī)有著極佳的高速性能、高溫性能。

由磁阻最小原理產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩，由開關(guān)電路產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的磁場，所以被稱之為開關(guān)磁阻電機(jī)。開關(guān)磁阻電機(jī)是一種新型調(diào)速電機(jī)，調(diào)速系統(tǒng)兼具直流、交流兩類調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點。其核心主要有控制器、開關(guān)磁阻電機(jī)、功率變換器、位置檢測器四部分組成?？刂破鲀?nèi)包含功率變換器和控制電路，而轉(zhuǎn)子位置檢測器則安裝在電機(jī)的一端。開關(guān)磁阻電動機(jī)與國產(chǎn)Y系列感應(yīng)電動機(jī)具有相同的功率等級和同機(jī)座號外形。功率范圍從10W到5MW，最大速度高達(dá)100,000 r/min.

起動轉(zhuǎn)矩達(dá)到額定轉(zhuǎn)矩的150％時．啟動電流僅為額定電流的30％?？深l繁起停．及正反轉(zhuǎn)切換可頻繁起動和停止．頻繁正反轉(zhuǎn)切換。在有制動單元及制動功率滿足時間要求的情況下，起停及正反轉(zhuǎn)切換可達(dá)每小時一千次以上。

當(dāng)然開關(guān)磁阻電機(jī)也有些缺點：

1、有轉(zhuǎn)據(jù)脈動，轉(zhuǎn)矩由一系列脈沖轉(zhuǎn)矩疊加而成，且有雙凸極結(jié)構(gòu)和磁路非線性，合成轉(zhuǎn)據(jù)不是恒定轉(zhuǎn)據(jù)，有一定的諧波分量

2、噪聲與振動大

3、出線頭多

當(dāng)然，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，這些缺點將會被逐一解決。

來源：慧眼看車?小胖時間