開關(guān)磁阻電動機的基本工作原理

開關(guān)磁阻電機（Switched Reluctance Motor ：SRM）是繼直流電機、無刷直流電機（BLDC）之后發(fā)展起來的一種調(diào)速電機類型。 英、美等國家對開關(guān)磁阻電機的研究起步較早，并已取得顯著效果，產(chǎn)品功率等級從數(shù)w直到數(shù)百kw，廣泛應(yīng)用于家用電器、航空、航天、電子、機械及電動車輛等領(lǐng)域。

所謂開關(guān)磁阻電動機是指電動機各相磁路的磁阻隨轉(zhuǎn)子位置而變，因此電動汽車電機的磁場能量也將隨轉(zhuǎn)子的位置而變，由此可以以磁能為媒介變換為機械能。這樣才能以相序循環(huán)供電才能保持轉(zhuǎn)子持續(xù)一個方向的旋轉(zhuǎn)，輸出機械能。所以說，應(yīng)該有一個可控制的開關(guān)電路，它根據(jù)轉(zhuǎn)子的位置來合理地、周期地導(dǎo)通和關(guān)斷各相電路，實現(xiàn)轉(zhuǎn)子以一定的方向連續(xù)旋轉(zhuǎn)，輸出機械能。

它遵循磁通量總是沿著磁導(dǎo)最大的路徑閉合的原理，產(chǎn)生磁拉力形成轉(zhuǎn)矩-磁阻性質(zhì)的電磁轉(zhuǎn)矩。因此，它的結(jié)構(gòu)原則是轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時磁路的磁阻要盡可能大的變化，所以開關(guān)磁阻電動機采用雙凸極結(jié)構(gòu)，并且定子、轉(zhuǎn)子極數(shù)不同。

可控開關(guān)電路即變換器，它和電源及電動機繞組一起構(gòu)成功率主電路。而位置檢測器是開關(guān)磁阻電動機的重要特征部件，它實時檢測轉(zhuǎn)子的位置，有序、有效地控制變換器工作。

開關(guān)磁阻電動機轉(zhuǎn)矩一轉(zhuǎn)速特性曲線如圖4-29所示。

由圖4-29曲線可以看出，當電動機轉(zhuǎn)速低于基速ωb時，電感L很小，此時噪持開通角θon和關(guān)斷角θoff不變，電動機工作在恒轉(zhuǎn)矩區(qū)，這時采用電流斬波控制。如圖4-29中第1段曲線。

在（ωb，ωsc）工作區(qū)，當電動機電感增加到一定值時，峰值電流上升受到限制，以轉(zhuǎn)子位置角θ作為系統(tǒng)的控制參數(shù)，采用角度控制方式，如圖4-29中第2段曲線。

在高速工作區(qū)ω》ωsc，臨界速度ωsc、θon和θoff達到它們的極限值后，保持電動汽車電機相電壓U、開通角θ和關(guān)斷角θoff固定不變，其特性與串勵直流電動機特性相似，采用電壓斬波控制方式，如圖4-29中第3段曲線。SRM定子上有集中繞組，轉(zhuǎn)子上沒有繞組，結(jié)構(gòu)緊湊牢固，適合于高速運行。電動機起動力矩大，起動電流小，具有較高的功率密度和轉(zhuǎn)矩慣量比，動態(tài)響應(yīng)快，在廣泛的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)效率都比較高，而且可以方便地實現(xiàn)四象限控制。這些特點使開關(guān)磁阻電動機很適合于電動車的各種工況下運行，是電動汽車電動機中極具潛力的機種。菲亞特公司的菲亞特500就是開關(guān)磁阻電動機驅(qū)動。將高性能的永磁材料應(yīng)用于開關(guān)磁阻電動機本體，是對電動機結(jié)構(gòu)的有力改進。電動機由此克服了傳統(tǒng)SRM中存在的換流較慢、能量利用率較低的缺點，增加了電動機的比功率密度。電動機轉(zhuǎn)矩較大，這一點極有利于它在電動汽車中的應(yīng)用。