开关磁阻电机是继直流电机和交流电机之后,又一种极具发展潜力的新型电机开关磁阻电机是采用定转子凸极且极数相接近的大步距磁阻式步进电机的结构,利用转子位置传感器,通过电子功率开关控制各相绕组导通使之运行的电机。 开关磁阻电机主要应用于电动大巴和电动卡车上开关磁阻电机是由双凸极的定子和转子组成,如图4-37所示。
开关磁阻电机的定子和转子的凸极均由普通的硅钢片叠压而成。定子极上绕有集中绕组,把沿径向相对的两个绕组串联成一个两级磁极,称为“一相”转子既无绕组又无永磁体,仅由硅钢片叠成。现今应用较多的是四相(8/6)结构和三相(12/8)结构。
通过控制加到电机绕组中电流脉冲的幅值、宽度及其与转子的相对位置(即导通角、关断角),即可控制电机转矩的大小与方向,这正是开关磁阻电机调速控制的基本原理。
开关磁阻电机主要具有以下优点。
①电机结构简单、坚固,制造工艺简单,成本低。转子仅由硅钢片叠压而成,可工作于极高转速;定子线圈为集中绕组,嵌放容易,端部短而牢固,工作可靠,能适用于各种恶劣、高温及强振动环境。
②损耗主要产生在定子,电机易于冷却;转子无永磁体,允许有较高的温升。
③转矩方向与相电流方向无关,从而可减少功率变换器的开关器件数,降低系统成本。
④功率变换器不会出现直通故障,可靠性高。
⑤启动转矩大,低速性能好,无异步电机在启动时所出现的冲击电流现象。
⑥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。
⑦在宽广的转速和功率范围内都具有高效率。
⑧能四象限运行,具有较强的再生制动能力开关磁阻电机主要具有以下缺点。
①转矩脉动。从工作原理可知,开关磁阻电机转子上产生的转矩是由一系列脉冲转矩叠加而成的,由于双凸极结构和磁路饱和非线性的影响,合成转矩不是恒定转矩,而有一定的谐波分量,影响了电机低速运行性能。
②传动系统的噪声与振动比一般电机大。
③电机的出线头较多,如三相SR电机至少有4根出线头,四相SR电机至少有5根出线头,而且还有位置检测器出线端。对于整体的线路布局有影响。
④控制部分相对比较复杂,一定程度上提升了整体成本。
