日期：2022-07-29 14:19:42瀏覽量：49035
開關(guān)磁阻電機(jī)有兩個基本特點(diǎn)：1）開關(guān)，開關(guān)磁阻電機(jī)必須在連續(xù)開關(guān)模式下工作；2）磁阻，開關(guān)磁阻電機(jī)為雙凸可變磁阻電機(jī)，其結(jié)構(gòu)原理是轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時磁路的磁阻應(yīng)盡可能大。事實(shí)上，常用的減速電機(jī)控制也會導(dǎo)致轉(zhuǎn)子凸磁阻的變化，因?yàn)闇p速電機(jī)控制嵌入在轉(zhuǎn)子上，因此減速電機(jī)控制的扭矩也包含磁阻扭矩，但磁阻扭矩在減速電機(jī)控制中所占的比例很小，因此這種扭矩成分通常被忽略。
開關(guān)磁阻電機(jī)是一種利用轉(zhuǎn)子磁阻不均勻產(chǎn)生扭矩的電機(jī)，也稱為反應(yīng)式同步電機(jī)。其結(jié)構(gòu)和工作原理與傳統(tǒng)電機(jī)減速機(jī)一體機(jī)的交叉.直流電機(jī)之間有很大的區(qū)別。它不依賴電機(jī)。.轉(zhuǎn)子繞組電流產(chǎn)生的磁場相互作用產(chǎn)生扭矩，而是取決于城轉(zhuǎn)子繞組電流產(chǎn)生的相互作用“最小磁阻原理”產(chǎn)生扭矩，即：“磁通總是沿著磁阻最小的路徑閉合，從而產(chǎn)生承辦磁拉力，從而形成磁阻性質(zhì)的電磁扭矩”和“磁線試圖縮短磁通路徑，以減少磁阻，增加磁導(dǎo)的性質(zhì)”。
由于電感與磁阻成反比，開關(guān)磁阻電機(jī)的磁阻隨轉(zhuǎn)子凸與定子凸的中心線對準(zhǔn)或錯開而變化。當(dāng)轉(zhuǎn)子凸與定子凸中心線對齊時，相繞組電感最大，磁阻最小。當(dāng)轉(zhuǎn)子槽與定子凸中心線對齊時，相繞組電感最小，磁阻最大。以三相12/8極開關(guān)磁阻電機(jī)為例，圖2顯示了電機(jī)一相電路的原理示意圖，S1.S2是電子開關(guān)，D1.D2是二極管，E是電源。
什么場合適合開關(guān)磁阻電機(jī)？與步進(jìn)電機(jī)不同
假設(shè)開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子處于圖示位置，開關(guān)S1.S2合上，A相繞組通電，該相通過直流電源E進(jìn)行勵磁，將在電機(jī)中建立OA它是軸線的徑向磁場，磁通通過定子軛.定子極.氣隙.轉(zhuǎn)子極.關(guān)閉轉(zhuǎn)子軛等。通過氣隙的磁線是彎曲的。此時，磁路的磁阻大于固定的磁阻.轉(zhuǎn)子磁極軸重合時的磁阻，因此轉(zhuǎn)子將受到氣隙中彎曲磁線切向磁拉力的扭矩，從而使轉(zhuǎn)子磁極的軸線Oa向定子A相磁極軸線OA在這個方向上運(yùn)動并受到力矩的影響，即逆時針方向。等Oa運(yùn)動到與OA軸線重合，磁阻最小，A相將不再產(chǎn)生電機(jī)減速機(jī)一體機(jī)扭矩，此時應(yīng)改變一相導(dǎo)通，如B相，轉(zhuǎn)子將逆時針轉(zhuǎn)動另一步進(jìn)角。如果連續(xù)按壓A－B－C如果繞組按順序通電，電機(jī)轉(zhuǎn)子將順時針旋轉(zhuǎn)。相反，依次給予C－B－A通電時，電機(jī)會順時針轉(zhuǎn)動。開關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)向與相繞組的電流方向無關(guān)，只取決于相繞組的通電順序。
開關(guān)磁阻電機(jī)的特點(diǎn)
近20年來，開關(guān)磁阻電機(jī)越來越受到重視，正是因?yàn)槠涮攸c(diǎn)明顯，優(yōu)缺點(diǎn)同樣突出，先說優(yōu)點(diǎn)。
1.系統(tǒng)效率高.良好的節(jié)能效果：在調(diào)速和功率范圍內(nèi)，開關(guān)磁阻電機(jī)整體電機(jī)減速機(jī)一體機(jī)效率高于異步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)，在低速或輕載工作狀態(tài)下效率可達(dá)10%以上；齒輪電機(jī)減速.二級皮帶輪減速.與電磁調(diào)速等系統(tǒng)相比，開關(guān)磁阻調(diào)速電機(jī)的節(jié)能效果更為明顯。
2.啟動扭矩大，起動電流小:開關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)從電源側(cè)吸收較少的電流，在電機(jī)側(cè)可以獲得較大的起動扭矩，當(dāng)起動扭矩達(dá)到額定扭矩的200%時.起動電流僅為額定電流的30%，與交流電機(jī)的300%電流相比，具有明顯的轉(zhuǎn)矩性能，特別適用于需要重載起動的.負(fù)荷變化明顯.頻繁起停的場合。
3.調(diào)速范圍廣，低速下可長時間運(yùn)行。由于開關(guān)磁阻電機(jī)效率高，低速下的溫升程度低于額定工況下的溫升程度，變頻調(diào)速低速運(yùn)行下不存在電機(jī)發(fā)熱問題。此外，開關(guān)磁阻電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速不會像交流電機(jī)那樣受到極限，最高轉(zhuǎn)速可以靈活設(shè)置。
4.電機(jī)可以頻繁起停，頻繁正常.反轉(zhuǎn):開關(guān)磁阻電機(jī)四象限運(yùn)行控制靈活。當(dāng)制動單元和制動功率滿足要求時，每小時可達(dá)到幾百次以上。
5.缺相和過載時仍能工作:電源缺相.當(dāng)電機(jī)或控制器的任何一相發(fā)生故障時，開關(guān)磁阻調(diào)速電機(jī)的輸出功率降低，但仍能運(yùn)行。當(dāng)系統(tǒng)超過120%的額定負(fù)載時，轉(zhuǎn)速只會下降，而不會燒壞電機(jī)和控制器。
6.功率裝置控制錯誤不會導(dǎo)致短路：開關(guān)磁阻電機(jī)速度控制系統(tǒng)上下橋臂功率裝置和電機(jī)繞組串聯(lián)，無功率裝置控制錯誤導(dǎo)致短路和燃燒現(xiàn)象，變頻器主電路上下橋臂直接串聯(lián)，有可能導(dǎo)致母線直接短路。
然而，上帝是公平的。目前的電機(jī)既有優(yōu)點(diǎn)也有缺點(diǎn)。任何類型的電機(jī)都不能取代所有其他類型的電機(jī)。開關(guān)磁阻電機(jī)也有以下缺點(diǎn)：
1.扭矩脈動:開關(guān)磁阻電機(jī)在脈沖電源模式下工作，瞬時扭矩脈動大，速度很低，步進(jìn)狀態(tài)明顯，由于自身非線性，扭矩控制困難。盡管目前的研究SRD直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)等文章較多，但在伺服等精密控制場合仍難以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的精確控制，SRD與其它類型的電機(jī)相比沒有優(yōu)勢。
2.噪聲：開關(guān)磁阻電機(jī)相繞組旋轉(zhuǎn)，徑向力導(dǎo)致定子變形，變化更明顯，電機(jī)噪聲，減少振動和噪聲是一個重要的研究課題，許多研究人員正在研究電磁參數(shù)設(shè)計(jì)和速度調(diào)整方法和電機(jī)結(jié)構(gòu)，但與其他電機(jī)相比，噪聲仍然太大。
3.位置檢測器：位置檢測器使結(jié)構(gòu)簡單的開關(guān)磁阻電機(jī)較差，降低了系統(tǒng)的可靠性，因此有必要探索無位置檢測器的實(shí)際檢測方案。目前，國內(nèi)外研究較多的是利用定子繞組的瞬態(tài)電感信息來實(shí)現(xiàn)無位置檢測方案，但從實(shí)際應(yīng)用開始還有待進(jìn)一步研究。
開關(guān)磁阻電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)的區(qū)別
這兩種電機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域不同。步進(jìn)電機(jī)可通過開環(huán)控制精確控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行位置。開關(guān)磁阻電機(jī)主要用于速度控制
開關(guān)磁阻電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)的唯一區(qū)別是：SRM可以控制開關(guān)角；步進(jìn)電機(jī)是固定的。
1.開關(guān)磁阻電機(jī)具有較大的電機(jī)利用系數(shù)，可以是感應(yīng)電機(jī)利用系數(shù)的1.2~1.4倍。
2.電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)子上沒有形式的繞組；定子上只有一個簡單的集中繞組，端部較短，沒有交叉連接。因此，制造工藝很少.成本低.工作可靠.維修量小等特點(diǎn)。
3.開關(guān)磁阻電機(jī)的扭矩與電流極性無關(guān)，只需要單向電流激勵。理想情況下，每個相位可以只使用一個開關(guān)元件，并與電機(jī)繞組串聯(lián)PWM就逆變器電源而言，有兩個開關(guān)元件直接通過的危險。因此，開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)SED線路簡單，可靠性高，成本低于PWM交流調(diào)速系統(tǒng)。
4.開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)形式對速度限制較小，可以制成高速電機(jī)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子慣性較小。每次電流變化時，相匝扭矩的大小和方向可以隨時改變，因此系統(tǒng)具有良好的動態(tài)響應(yīng)。
5.SRD該系統(tǒng)可以通過引導(dǎo)電流.斷開和幅度控制滿足不同負(fù)載要求的機(jī)械特性，易于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的軟啟動和四象限操作，控制靈活。SRD系統(tǒng)自同步系統(tǒng)運(yùn)行，低頻時不會出現(xiàn)不穩(wěn)定和振蕩問題，就像變頻供電的感應(yīng)電機(jī)一樣。
6.由于SR開關(guān)磁阻電機(jī)采用獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)方法及相應(yīng)的控制技巧，其單位處理能與感應(yīng)電機(jī)相媲美，甚至略占優(yōu)勢。SRD在寬速度和負(fù)載范圍內(nèi)，系統(tǒng)的效率和功率密度可以保持在教學(xué)水平。
