開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的基本工作原理

開關(guān)磁阻電機(jī)（Switched Reluctance Motor ：SRM）是繼直流電機(jī)、無刷直流電機(jī)（BLDC）之后發(fā)展起來的一種調(diào)速電機(jī)類型。 英、美等國(guó)家對(duì)開關(guān)磁阻電機(jī)的研究起步較早，并已取得顯著效果，產(chǎn)品功率等級(jí)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(jī)械及電動(dòng)車輛等領(lǐng)域。

所謂開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)是指電動(dòng)機(jī)各相磁路的磁阻隨轉(zhuǎn)子位置而變，因此電動(dòng)汽車電機(jī)的磁場(chǎng)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(jī)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(gè)方向的旋轉(zhuǎn)，輸出機(jī)械能。所以說，應(yīng)該有一個(gè)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(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子以一定的方向連續(xù)旋轉(zhuǎn)，輸出機(jī)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(shí)磁路的磁阻要盡可能大的變化，所以開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)繞組一起構(gòu)成功率主電路。而位置檢測(cè)器是開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的重要特征部件，它實(shí)時(shí)檢測(cè)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(dòng)機(jī)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(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于基速ωb時(shí)，電感L很小，此時(shí)噪持開通角θon和關(guān)斷角θoff不變，電動(dòng)機(jī)工作在恒轉(zhuǎn)矩區(qū)，這時(shí)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(dāng)電動(dòng)機(jī)電感增加到一定值時(shí)，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(dá)到它們的極限值后，保持電動(dòng)汽車電機(jī)相電壓U、開通角θ和關(guān)斷角θoff固定不變，其特性與串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)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(yùn)行。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)力矩大，起動(dòng)電流小，具有較高的功率密度和轉(zhuǎn)矩慣量比，動(dòng)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(shí)現(xiàn)四象限控制。這些特點(diǎn)使開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)很適合于電動(dòng)車的各種工況下運(yùn)行，是電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)中極具潛力的機(jī)種。菲亞特公司的菲亞特500就是開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。將高性能的永磁材料應(yīng)用于開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)本體，是對(duì)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的有力改進(jìn)。電動(dòng)機(jī)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(diǎn)，增加了電動(dòng)機(jī)的比功率密度。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩較大，這一點(diǎn)極有利于它在電動(dòng)汽車中的應(yīng)用。