机电传动开关磁阻电机

1、一一 开关磁阻电机的原理开关磁阻电机的原理一一 开关磁阻电机的原理开关磁阻电机的原理 图图1 1所示是开关磁阻电机的典型结所示是开关磁阻电机的典型结构原理图，电机为双凸极结构。构原理图，电机为双凸极结构。转子仅由叠片叠压而成，即无绕转子仅由叠片叠压而成，即无绕组也无永磁体；定子各级上绕有组也无永磁体；定子各级上绕有集中绕组，径向相对极的绕组串集中绕组，径向相对极的绕组串联，构成一相。其工作原理遵循联，构成一相。其工作原理遵循“磁阻最小原理磁阻最小原理”磁通总是要磁通总是要沿磁阻最小的路径闭合，因磁场沿磁阻最小的路径闭合，因磁场扭曲而产生磁阻性质的电磁转矩。扭曲而产生磁阻性质的电磁转矩。顺序给顺

2、序给ABCDABCD相绕组通电，相绕组通电，则转子便按逆时针方向连续转动则转子便按逆时针方向连续转动起来。起来。当主开关管当主开关管S1S1、S2S2导通时，导通时，A A相绕组从直流电源相绕组从直流电源V V吸收电能；而当吸收电能；而当S1S1、S2S2关断时，绕组电流通过续关断时，绕组电流通过续流二级管流二级管D1D1、D2D2，将剩余能量回馈给电源，将剩余能量回馈给电源V V。因此，。因此，开关磁阻电机具有再生的能力，系统效率高。对开关磁阻电机具有再生的能力，系统效率高。对开关磁阻电机的理论研究和实践证明，该系统具开关磁阻电机的理论研究和实践证明，该系统具有显著的特点：有显著的特点：电机

3、结构简单、坚固、制造工艺简单，成电机结构简单、坚固、制造工艺简单，成本低，可工作于极高转速；定子线圈嵌放容易，本低，可工作于极高转速；定子线圈嵌放容易，端部短而牢固，工作可靠，能适用于各种恶劣、端部短而牢固，工作可靠，能适用于各种恶劣、高温甚至强振动环境。高温甚至强振动环境。一开关磁阻电机的原理一开关磁阻电机的原理 损耗主要产生在定子，电机易于冷却；转损耗主要产生在定子，电机易于冷却；转子无永磁体，无高温退磁现象；可允许有较高的子无永磁体，无高温退磁现象；可允许有较高的升温。升温。转矩方向与电流方向无关，从而可最大限转矩方向与电流方向无关，从而可最大限度简化功率变换器，降低系统成本。度简化功率

4、变换器，降低系统成本。功率变换器不会出现直通故障，可靠性高。功率变换器不会出现直通故障，可靠性高。起动转矩大，低速性能好，无感应电动机起动转矩大，低速性能好，无感应电动机在起动时所出现的冲击电流现象。在起动时所出现的冲击电流现象。调速范围宽，控制灵活，易于实现各种特调速范围宽，控制灵活，易于实现各种特殊要求的转矩速度特性。殊要求的转矩速度特性。一开关磁阻电机的原理一开关磁阻电机的原理 在宽广的转速和功率范围内都具有高效率。在宽广的转速和功率范围内都具有高效率。能四象限运作，具有较强的再生制动能力。能四象限运作，具有较强的再生制动能力。一开关磁阻电机的原理一开关磁阻电机的原理 四四开关磁阻电机驱

5、动系统原理简介开关磁阻电机驱动系统原理简介及优越性简介及优越性简介4.14.1 SRDSRD系统构成系统构成 SRDSRD系统主要由四部分组成系统主要由四部分组成:SR:SR电机本体、功率变换电机本体、功率变换器、控制器及位置和电流检测器。它们之间的关系如器、控制器及位置和电流检测器。它们之间的关系如图图5 5所示：所示：图图5 5 开关磁阻电机驱动系统（开关磁阻电机驱动系统（SRDSRD）框图）框图五开关磁阻电机的应用五开关磁阻电机的应用 近年来，开关磁阻电机的应用和发展取得了明显近年来，开关磁阻电机的应用和发展取得了明显的进步，已成功地应用于电动车驱动、通用工业、家的进步，已成功地应用于电

6、动车驱动、通用工业、家用电器和纺织机械等各个领域，功率范围从用电器和纺织机械等各个领域，功率范围从10W10W到到5MW5MW，最大速度高达最大速度高达100000100000 r/minr/min。5.1 5.1 电动车应用电动车应用开关磁阻电机最初的应用领域就是电动车。目前开关磁阻电机最初的应用领域就是电动车。目前电动摩托车和电动自行车的驱动电机主要有永磁无刷电动摩托车和电动自行车的驱动电机主要有永磁无刷及永磁有刷两种，然而采用开关磁阻电机驱动有其独及永磁有刷两种，然而采用开关磁阻电机驱动有其独特的优势。当高能量密度和系统效率为关键指标时，特的优势。当高能量密度和系统效率为关键指标时，开关

7、磁阻电机变为首选对象。开关磁阻电机变为首选对象。五开关磁阻电机的应用五开关磁阻电机的应用 SRD SRD开关磁阻电机驱动系统的电机结构紧凑牢固，开关磁阻电机驱动系统的电机结构紧凑牢固，适合于高速运行，并且驱动电路简单成本低、性能可适合于高速运行，并且驱动电路简单成本低、性能可靠，在宽广的转速范围内效率都比较高，而且可以方靠，在宽广的转速范围内效率都比较高，而且可以方便地实现四象限控制。这些特点使便地实现四象限控制。这些特点使SRDSRD开关磁阻电机驱开关磁阻电机驱动系统很适合电动车辆的各种工况下运行，是电动车动系统很适合电动车辆的各种工况下运行，是电动车辆中极具有潜力的机种。辆中极具有潜力的机

8、种。SRDSRD的最大特点是转矩脉动大，的最大特点是转矩脉动大，噪声大；此外，相对永磁电机而言，功率密度和效率噪声大；此外，相对永磁电机而言，功率密度和效率偏低；另一个缺点是要使用位置传感器，增加了结构偏低；另一个缺点是要使用位置传感器，增加了结构复杂性，降低了可靠性。因此无传感器的复杂性，降低了可靠性。因此无传感器的SRDSRD也是未来也是未来的发展趋势之一。其优点主要表现在以下几个方面：的发展趋势之一。其优点主要表现在以下几个方面：五开关磁阻电机的应用五开关磁阻电机的应用 5.2 5.2 纺织工业应用纺织工业应用 近十多年来我国纺织机械行业的机电一体化水平近十多年来我国纺织机械行业的机电一

9、体化水平有了较明显的提高，在新型纺织机械上普遍采用了机有了较明显的提高，在新型纺织机械上普遍采用了机电一体化技术。这项技术的内容包含了先进的信息处电一体化技术。这项技术的内容包含了先进的信息处理和控制技术，即以计算机为核心，有理和控制技术，即以计算机为核心，有PLCPLC、工控机、工控机、单片机、人机界面、现场总线等组成的控制系统；先单片机、人机界面、现场总线等组成的控制系统；先进的驱动技术，有变频调速，交流伺服，步进电机等；进的驱动技术，有变频调速，交流伺服，步进电机等；检测传感技术和执行机构；精密机械技术等。检测传感技术和执行机构；精密机械技术等。 五开关磁阻电机的应用五开关磁阻电机的应用

10、 5.35.3 焦炭工业应用焦炭工业应用 开关磁阻电机（开关磁阻电机（SRMSRM）因其起动力矩大、）因其起动力矩大、 起动电起动电流小，可以频繁重载起动，无需其它的电源变压器，流小，可以频繁重载起动，无需其它的电源变压器，节能，维护简单，特别适用于矿井输送机、电牵引采节能，维护简单，特别适用于矿井输送机、电牵引采煤机及中小型绞车等。煤机及中小型绞车等。 9090年代英国已研制成功年代英国已研制成功300kW300kW的开关磁阻电机，用的开关磁阻电机，用于刮板输送机，效果很好。我国已研制成功于刮板输送机，效果很好。我国已研制成功110kW110kW的开的开关磁阻电机用于矸石山绞车关磁阻电机用于

11、矸石山绞车 、132kW132kW的开关磁阻电机的开关磁阻电机用于带式输送机拖动，良好的起动和调速性能受到工用于带式输送机拖动，良好的起动和调速性能受到工人们的欢迎。人们的欢迎。 我国还将开关磁阻电机用于电牵引采煤我国还将开关磁阻电机用于电牵引采煤机牵引，运行试验表明新型采煤机性能良好。机牵引，运行试验表明新型采煤机性能良好。五开关磁阻电机的应用五开关磁阻电机的应用 5.45.4 家电行业应用家电行业应用 随着人们生活水平的提高，洗衣机已逐渐深入千随着人们生活水平的提高，洗衣机已逐渐深入千家万户，洗衣机也经历了手动机械洗衣机、半自动洗家万户，洗衣机也经历了手动机械洗衣机、半自动洗衣机、全自动洗衣机的发展过程，并不断智能化。洗衣机、全自动洗衣机的发展过程，并不断智能化。洗衣机电机也由简单的有级调速电机发展为无级调速电衣机电机也由简单的有级调速电机发展为无级调速电机。开关磁阻电机由于低成本、高性能、智能化已开机。开关磁阻电机由于低成本、高性能、智能化已开始应用于洗衣机，在美国高档洗衣机中已小批量采用，始应用于洗衣机，在美国高档洗衣机中已小批量采用，并取得明显的优点：并取得明显的优点： （1 1）很低的洗涤速度。）很低的洗涤速度。 （2 2）良好的衣物分布性。）良好的衣物分布