機(jī)電傳動(dòng)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)

1、一一 開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的原理開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的原理一一 開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的原理開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的原理 圖圖1 1所示是開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的典型結(jié)所示是開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的典型結(jié)構(gòu)原理圖，電機(jī)為雙凸極結(jié)構(gòu)。構(gòu)原理圖，電機(jī)為雙凸極結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)子僅由疊片疊壓而成，即無(wú)繞轉(zhuǎn)子僅由疊片疊壓而成，即無(wú)繞組也無(wú)永磁體；定子各級(jí)上繞有組也無(wú)永磁體；定子各級(jí)上繞有集中繞組，徑向相對(duì)極的繞組串集中繞組，徑向相對(duì)極的繞組串聯(lián)，構(gòu)成一相。其工作原理遵循聯(lián)，構(gòu)成一相。其工作原理遵循“磁阻最小原理磁阻最小原理”磁通總是要磁通總是要沿磁阻最小的路徑閉合，因磁場(chǎng)沿磁阻最小的路徑閉合，因磁場(chǎng)扭曲而產(chǎn)生磁阻性質(zhì)的電磁轉(zhuǎn)矩。扭曲而產(chǎn)生磁阻性質(zhì)的電磁轉(zhuǎn)矩。順序給順

2、序給ABCDABCD相繞組通電，相繞組通電，則轉(zhuǎn)子便按逆時(shí)針?lè)较蜻B續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)則轉(zhuǎn)子便按逆時(shí)針?lè)较蜻B續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。起來(lái)。當(dāng)主開(kāi)關(guān)管當(dāng)主開(kāi)關(guān)管S1S1、S2S2導(dǎo)通時(shí)，導(dǎo)通時(shí)，A A相繞組從直流電源相繞組從直流電源V V吸收電能；而當(dāng)吸收電能；而當(dāng)S1S1、S2S2關(guān)斷時(shí)，繞組電流通過(guò)續(xù)關(guān)斷時(shí)，繞組電流通過(guò)續(xù)流二級(jí)管流二級(jí)管D1D1、D2D2，將剩余能量回饋給電源，將剩余能量回饋給電源V V。因此，。因此，開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)具有再生的能力，系統(tǒng)效率高。對(duì)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)具有再生的能力，系統(tǒng)效率高。對(duì)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的理論研究和實(shí)踐證明，該系統(tǒng)具開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的理論研究和實(shí)踐證明，該系統(tǒng)具有顯著的特點(diǎn)：有顯著的特點(diǎn)：電機(jī)

3、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固、制造工藝簡(jiǎn)單，成電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固、制造工藝簡(jiǎn)單，成本低，可工作于極高轉(zhuǎn)速；定子線圈嵌放容易，本低，可工作于極高轉(zhuǎn)速；定子線圈嵌放容易，端部短而牢固，工作可靠，能適用于各種惡劣、端部短而牢固，工作可靠，能適用于各種惡劣、高溫甚至強(qiáng)振動(dòng)環(huán)境。高溫甚至強(qiáng)振動(dòng)環(huán)境。一開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的原理一開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的原理 損耗主要產(chǎn)生在定子，電機(jī)易于冷卻；轉(zhuǎn)損耗主要產(chǎn)生在定子，電機(jī)易于冷卻；轉(zhuǎn)子無(wú)永磁體，無(wú)高溫退磁現(xiàn)象；可允許有較高的子無(wú)永磁體，無(wú)高溫退磁現(xiàn)象；可允許有較高的升溫。升溫。轉(zhuǎn)矩方向與電流方向無(wú)關(guān)，從而可最大限轉(zhuǎn)矩方向與電流方向無(wú)關(guān)，從而可最大限度簡(jiǎn)化功率變換器，降低系統(tǒng)成本。度簡(jiǎn)化功率

4、變換器，降低系統(tǒng)成本。功率變換器不會(huì)出現(xiàn)直通故障，可靠性高。功率變換器不會(huì)出現(xiàn)直通故障，可靠性高。起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，低速性能好，無(wú)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，低速性能好，無(wú)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)時(shí)所出現(xiàn)的沖擊電流現(xiàn)象。在起動(dòng)時(shí)所出現(xiàn)的沖擊電流現(xiàn)象。調(diào)速范圍寬，控制靈活，易于實(shí)現(xiàn)各種特調(diào)速范圍寬，控制靈活，易于實(shí)現(xiàn)各種特殊要求的轉(zhuǎn)矩速度特性。殊要求的轉(zhuǎn)矩速度特性。一開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的原理一開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的原理 在寬廣的轉(zhuǎn)速和功率范圍內(nèi)都具有高效率。在寬廣的轉(zhuǎn)速和功率范圍內(nèi)都具有高效率。能四象限運(yùn)作，具有較強(qiáng)的再生制動(dòng)能力。能四象限運(yùn)作，具有較強(qiáng)的再生制動(dòng)能力。一開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的原理一開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的原理 四四開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)

5、動(dòng)系統(tǒng)原理簡(jiǎn)介開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)原理簡(jiǎn)介及優(yōu)越性簡(jiǎn)介及優(yōu)越性簡(jiǎn)介4.14.1 SRDSRD系統(tǒng)構(gòu)成系統(tǒng)構(gòu)成 SRDSRD系統(tǒng)主要由四部分組成系統(tǒng)主要由四部分組成:SR:SR電機(jī)本體、功率變換電機(jī)本體、功率變換器、控制器及位置和電流檢測(cè)器。它們之間的關(guān)系如器、控制器及位置和電流檢測(cè)器。它們之間的關(guān)系如圖圖5 5所示：所示：圖圖5 5 開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（SRDSRD）框圖）框圖五開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的應(yīng)用五開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的應(yīng)用 近年來(lái)，開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的應(yīng)用和發(fā)展取得了明顯近年來(lái)，開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的應(yīng)用和發(fā)展取得了明顯的進(jìn)步，已成功地應(yīng)用于電動(dòng)車(chē)驅(qū)動(dòng)、通用工業(yè)、家的進(jìn)步，已成功地應(yīng)用于電

6、動(dòng)車(chē)驅(qū)動(dòng)、通用工業(yè)、家用電器和紡織機(jī)械等各個(gè)領(lǐng)域，功率范圍從用電器和紡織機(jī)械等各個(gè)領(lǐng)域，功率范圍從10W10W到到5MW5MW，最大速度高達(dá)最大速度高達(dá)100000100000 r/minr/min。5.1 5.1 電動(dòng)車(chē)應(yīng)用電動(dòng)車(chē)應(yīng)用開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)最初的應(yīng)用領(lǐng)域就是電動(dòng)車(chē)。目前開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)最初的應(yīng)用領(lǐng)域就是電動(dòng)車(chē)。目前電動(dòng)摩托車(chē)和電動(dòng)自行車(chē)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)主要有永磁無(wú)刷電動(dòng)摩托車(chē)和電動(dòng)自行車(chē)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)主要有永磁無(wú)刷及永磁有刷兩種，然而采用開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)有其獨(dú)及永磁有刷兩種，然而采用開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)高能量密度和系統(tǒng)效率為關(guān)鍵指標(biāo)時(shí)，特的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)高能量密度和系統(tǒng)效率為關(guān)鍵指標(biāo)時(shí)，開(kāi)關(guān)

7、磁阻電機(jī)變?yōu)槭走x對(duì)象。開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)變?yōu)槭走x對(duì)象。五開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的應(yīng)用五開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的應(yīng)用 SRD SRD開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊牢固，開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊牢固，適合于高速運(yùn)行，并且驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單成本低、性能可適合于高速運(yùn)行，并且驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單成本低、性能可靠，在寬廣的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)效率都比較高，而且可以方靠，在寬廣的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)效率都比較高，而且可以方便地實(shí)現(xiàn)四象限控制。這些特點(diǎn)使便地實(shí)現(xiàn)四象限控制。這些特點(diǎn)使SRDSRD開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)很適合電動(dòng)車(chē)輛的各種工況下運(yùn)行，是電動(dòng)車(chē)動(dòng)系統(tǒng)很適合電動(dòng)車(chē)輛的各種工況下運(yùn)行，是電動(dòng)車(chē)輛中極具有潛力的機(jī)種。輛中極具有潛力的機(jī)

8、種。SRDSRD的最大特點(diǎn)是轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大，的最大特點(diǎn)是轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大，噪聲大；此外，相對(duì)永磁電機(jī)而言，功率密度和效率噪聲大；此外，相對(duì)永磁電機(jī)而言，功率密度和效率偏低；另一個(gè)缺點(diǎn)是要使用位置傳感器，增加了結(jié)構(gòu)偏低；另一個(gè)缺點(diǎn)是要使用位置傳感器，增加了結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，降低了可靠性。因此無(wú)傳感器的復(fù)雜性，降低了可靠性。因此無(wú)傳感器的SRDSRD也是未來(lái)也是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)之一。其優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：的發(fā)展趨勢(shì)之一。其優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：五開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的應(yīng)用五開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的應(yīng)用 5.2 5.2 紡織工業(yè)應(yīng)用紡織工業(yè)應(yīng)用 近十多年來(lái)我國(guó)紡織機(jī)械行業(yè)的機(jī)電一體化水平近十多年來(lái)我國(guó)紡織機(jī)械行業(yè)的機(jī)電一

9、體化水平有了較明顯的提高，在新型紡織機(jī)械上普遍采用了機(jī)有了較明顯的提高，在新型紡織機(jī)械上普遍采用了機(jī)電一體化技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)的內(nèi)容包含了先進(jìn)的信息處電一體化技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)的內(nèi)容包含了先進(jìn)的信息處理和控制技術(shù)，即以計(jì)算機(jī)為核心，有理和控制技術(shù)，即以計(jì)算機(jī)為核心，有PLCPLC、工控機(jī)、工控機(jī)、單片機(jī)、人機(jī)界面、現(xiàn)場(chǎng)總線等組成的控制系統(tǒng)；先單片機(jī)、人機(jī)界面、現(xiàn)場(chǎng)總線等組成的控制系統(tǒng)；先進(jìn)的驅(qū)動(dòng)技術(shù)，有變頻調(diào)速，交流伺服，步進(jìn)電機(jī)等；進(jìn)的驅(qū)動(dòng)技術(shù)，有變頻調(diào)速，交流伺服，步進(jìn)電機(jī)等；檢測(cè)傳感技術(shù)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)；精密機(jī)械技術(shù)等。檢測(cè)傳感技術(shù)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)；精密機(jī)械技術(shù)等。 五開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的應(yīng)用五開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的應(yīng)用

10、 5.35.3 焦炭工業(yè)應(yīng)用焦炭工業(yè)應(yīng)用 開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)（開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)（SRMSRM）因其起動(dòng)力矩大、）因其起動(dòng)力矩大、 起動(dòng)電起動(dòng)電流小，可以頻繁重載起動(dòng)，無(wú)需其它的電源變壓器，流小，可以頻繁重載起動(dòng)，無(wú)需其它的電源變壓器，節(jié)能，維護(hù)簡(jiǎn)單，特別適用于礦井輸送機(jī)、電牽引采節(jié)能，維護(hù)簡(jiǎn)單，特別適用于礦井輸送機(jī)、電牽引采煤機(jī)及中小型絞車(chē)等。煤機(jī)及中小型絞車(chē)等。 9090年代英國(guó)已研制成功年代英國(guó)已研制成功300kW300kW的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)，用的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)，用于刮板輸送機(jī)，效果很好。我國(guó)已研制成功于刮板輸送機(jī)，效果很好。我國(guó)已研制成功110kW110kW的開(kāi)的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)用于矸石山絞車(chē)關(guān)磁阻電機(jī)用于

11、矸石山絞車(chē) 、132kW132kW的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)用于帶式輸送機(jī)拖動(dòng)，良好的起動(dòng)和調(diào)速性能受到工用于帶式輸送機(jī)拖動(dòng)，良好的起動(dòng)和調(diào)速性能受到工人們的歡迎。人們的歡迎。 我國(guó)還將開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)用于電牽引采煤我國(guó)還將開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)用于電牽引采煤機(jī)牽引，運(yùn)行試驗(yàn)表明新型采煤機(jī)性能良好。機(jī)牽引，運(yùn)行試驗(yàn)表明新型采煤機(jī)性能良好。五開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的應(yīng)用五開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的應(yīng)用 5.45.4 家電行業(yè)應(yīng)用家電行業(yè)應(yīng)用 隨著人們生活水平的提高，洗衣機(jī)已逐漸深入千隨著人們生活水平的提高，洗衣機(jī)已逐漸深入千家萬(wàn)戶，洗衣機(jī)也經(jīng)歷了手動(dòng)機(jī)械洗衣機(jī)、半自動(dòng)洗家萬(wàn)戶，洗衣機(jī)也經(jīng)歷了手動(dòng)機(jī)械洗衣機(jī)、半自動(dòng)洗衣機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的發(fā)展過(guò)程，并不斷智能化。洗衣機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的發(fā)展過(guò)程，并不斷智能化。洗衣機(jī)電機(jī)也由簡(jiǎn)單的有級(jí)調(diào)速電機(jī)發(fā)展為無(wú)級(jí)調(diào)速電衣機(jī)電機(jī)也由簡(jiǎn)單的有級(jí)調(diào)速電機(jī)發(fā)展為無(wú)級(jí)調(diào)速電機(jī)。開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)由于低成本、高性能、智能化已開(kāi)機(jī)。開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)由于低成本、高性能、智能化已開(kāi)始應(yīng)用于洗衣機(jī)，在美國(guó)高檔洗衣機(jī)中已小批量采用，始應(yīng)用于洗衣機(jī)，在美國(guó)高檔洗衣機(jī)中已小批量采用，并取得明顯的優(yōu)點(diǎn)：并取得明顯的優(yōu)點(diǎn)： （1 1）很低的洗滌速度。）很低的洗滌速度。 （2 2）良好的衣物分布性。）良好的衣物分布