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开关磁阻电动机工作原理和结构特点分析

来源:电竞企鹅直播平台    发布时间:2024-06-22 05:54:13

  开关磁阻电动机的结构和工作原理与传统的交、直流电动机有着非常大的差别,在结构上,开关磁阻电动机的定子、转子均为凸极式,由硅钢片叠压而成,但定子、转子的极数不相等,一般相差2个。

  ②运行效率高开关磁阻电动机的转子不存在励磁及转差损耗,功率变换器元器件少,相应的损耗也小,在较宽的转速范围和较宽的转矩范围内效率能够达到85%-93%。

  ③启动和低速性能好开关磁阻电动机启动转矩大,启动电流小,没有启动冲击电流;低速时能够给大家提供很大的转矩;开关磁阻电动机调速系统启动转矩达到额定转矩的150%时,启动电流仅为额定电流的30%。

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  ④调速性能好调速范围宽广,可控参数多,可控参数有主开关开通角、主开关关断角、相电流幅值、直流电源电压;控制灵活,可实现多种控制方式联合运用;开关磁阻电动机可以四象限运行,容易实现正转,反转和电动、制动等。

  ⑤可靠性高开关磁阻电动机结构相对比较简单坚固,各相电路独立工作,当某一相线圈出现故障时,只需停止该相线圈工作,电动机仍旧能继续运转。

  如图所示的四相8/6极开关磁阻驱动电机为例中仅画出了定子其中的A相绕组。当B相绕组受到激励时,为减小磁路的磁阻,转子顺时针旋转,直到转子极2与定子极B相对,此时磁路的磁阻最小(电感最大)。如果切断绕组B的激励,给绕组A施加激励,磁阻转矩使转子极l与定子极A相对。转矩方向一般指向最近的一对磁极相对的位置。因此,根据转子位置传感器的反馈信号,各相绕组按B-A-D-C的顺序导通,使转子沿顺时针方向连续旋转;反之,若按D-A-B-C的顺序导通,则电机会按逆时针方向连续旋转。经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,即可控制开关磁阻电动机转矩的大小与方向。

  径向相对的两个绕组串联构成一个两极磁体,成为“一相”。根据定转子极数的不同,有多种电机结构,最常用的是三相6/4结构和四相8/6结构,如图所示。

  ①结构简单开关磁阻电动机结构比其他电动机都要简单,相对于有刷直流电动机,其在电机的转子上没有滑环、绕组;相对于永磁无刷直流电动机和感应同步电动机,其转子上不要安设永磁体;开关磁阻电动机只是在定子上有简单的集中绕组,绕组的端部较短,没有相间跨接线;开关磁阻电动机的定子和转子均采用凸极结构,定子和转子都是由硅钢片叠片组成;电动机结构相对比较简单、坚固,工作可靠,可适应高速、高温及强震动环境。

  另外,应用于电动汽车,开关磁阻电机还具有制造和维护方便、整体结构散热较容易、能适应恶劣环境的优点。

  由于开关磁阻电动机为双凸极结构,主要的问题是噪声和转矩脉动,在低转速运行时转矩的脉动、降低电动机的噪声,是开关磁阻电动机能够实用的关键。

  在图中,定子为8个极,其上装有集中绕组,径向相对极的绕组串联,组成4个独立的四相绕组。转子上有6个齿,其上不装绕组。工作时,由开关电源向四相绕组供电。

  开关磁阻电动机是依靠磁阻效应运行的,其运行原理遵循“磁阻最小原理”,即磁通总要沿着磁阻最小的路径闭合,在磁场中,一定形状铁芯的主轴线有向与磁场轴线重合位置运动的趋势。利用这种趋势,开关磁阻电机以定子凸极产生磁场,转子铁芯凸极形成均匀分布的多个主轴线,只要控制定子各相顺序产生磁场,转子就总具有转向磁阻最小位置的趋势,由此产生维持电机运转的连续转矩。