新能源电机开关磁阻电机原理

品慧电子讯继变频调速系统、直流电动机调速系统之后最具备优势的新一代无极调速系统是开关磁阻电机调速系统；因为它的效率高，启动电流小，启动转矩大、制动性能好，能实现再生制动，四象限控制灵活、节约电能效果显著、系统调控性能好、结构简单坚固，调速范围宽等多项功能和特性等卓越性，越来越被市场推崇和广泛使用。

在电动车驱动、通用工业、工程机械、家用电器、航空电气、传动设备和纺织机械等各个领域应用显著。

开关磁阻电机原理和三相异步交流电机一样，首先是“旋转的磁场”。

电机定子上有一一相对的磁极：AA’、 BB’、 CC’、 DD’，将对应磁极安装上绕组，以上图AA’为例。如果依次对AA’、 BB’、 CC’、 DD’通电，磁场就会运动。如果再按顺序变换绕组正负级就完成了磁场旋转，也是一个完整的相位变换。

采用下图的简单开关变换电路就可以实现。我们发现上图有四个相位，开关磁阻电机的这个特点使得电机不受三相交流电的限制，可以采用多相的旋转磁场。解决了三相异步电机极对数越少转速越高，极对数越多扭矩越大的问题，实现了扭矩和转速同步，而且实现了在规定范围内按需求提供转速，而不受制于负载。注意：简单的开关电路是基于复杂的控制系统，多相位变换是需要转子位置信息才能完成。

旋转的磁场有了，还缺一个转动力矩。这个力矩就是来自于磁阻最小原理，也就是磁通总是沿磁阻最小的路径闭合。

转子设计了“若干“个无限接近定子磁极的齿极，如上图，通电极对产生的磁通会寻找到最近的磁导体闭合磁通，由于磁通总是沿磁阻最小的路径闭合，产生力矩将转子由通电0°旋转到10°，实现最小磁阻。此时结合旋转的磁场进行磁极换相完成了电机转子的连续旋转。如果转子齿极和定子磁极一一对应转子就会处于最小磁阻位置，此时转子不会变化位置，所以转子齿极数和定子磁极数必须是有规律的相差。转子一般是用硅钢片制作，没有绕组、鼠笼、永磁体，所以该电机有着极佳的高速性能、高温性能。

由磁阻最小原理产生旋转力矩，由开关电路产生旋转的磁场，所以被称之为开关磁阻电机。开关磁阻电机是一种新型调速电机，调速系统兼具直流、交流两类调速系统的优点。其核心主要有控制器、开关磁阻电机、功率变换器、位置检测器四部分组成。控制器内包含功率变换器和控制电路，而转子位置检测器则安装在电机的一端。开关磁阻电动机与国产Y系列感应电动机具有相同的功率等级和同机座号外形。功率范围从10W到5MW，最大速度高达100,000 r/min.

起动转矩达到额定转矩的150％时．启动电流仅为额定电流的30％。可频繁起停．及正反转切换可频繁起动和停止．频繁正反转切换。在有制动单元及制动功率满足时间要求的情况下，起停及正反转切换可达每小时一千次以上。

当然开关磁阻电机也有些缺点：

1、有转据脉动，转矩由一系列脉冲转矩叠加而成，且有双凸极结构和磁路非线性，合成转据不是恒定转据，有一定的谐波分量

2、噪声与振动大

3、出线头多

当然，随着科学技术的发展，这些缺点将会被逐一解决。

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