开关磁阻电机的基本原理?(开关磁阻电机的基本原理是什么)

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该调速系统兼有DC调速系统和交流调速系统的优点。它是继变频调速系统和无刷DC电机调速系统之后发展起来的最新一代无级调速系统。它是集现代微电子技术、数字技术、电力电子技术、红外光电技术和现代电磁理论、设计、制造技术于一体的光机电一体化高新技术。

什么是磁阻电机？

磁阻电机是一种连续运行的电气传动装置，其结构和工作原理与传统的交流和DC电机有很大的不同。它不是依靠定子和转子绕组电流产生的磁场的相互作用来产生转矩，而是依靠磁阻最小的原理来产生转矩。

所谓“最小磁阻原理”，就是“磁通总是沿着磁导率最小的路径闭合，从而产生磁拉力，进而形成具有磁阻的电磁转矩”和“磁力线具有试图缩短磁通路径以降低磁阻、增加磁导率的性质”。

这种电机利用磁阻，也称为磁阻，使电机旋转。就像电路一样，磁路中的磁通总是沿着磁阻最小的路径闭合。

突出比是转子叠片设计的直接结果。叠片的冲压用于切割电机的等效气隙形状，以控制磁通路径。冲压工艺也会随着磁化电流的变化而影响D轴和Q轴电感。由于冲压工艺增加了等效气隙，需要更大的励磁电流，导致功率因数cosφ。变得更糟。

磁阻电机的工作原理

磁阻电机采用最小磁阻原理，即磁通始终沿着磁阻最小的路径闭合，通过齿间引力拉动转子旋转。为了方便分析磁路，我们分别标注反相A、B、C。每相线圈由开关控制通断电流，启动前转子旋转角度约定为0度。

为了保持转子转动，在转子转到30度之前切断A相电源，30度时接通B相电源。磁通从最近的转子齿极穿过转子铁芯，于是转子继续旋转，磁力把转子拉到60度。

在转子转到60度之前关闭B相电源，在60度时打开C相电源。磁通从最近的转子齿极穿过转子铁芯，转子继续旋转，磁力不断将转子拉至90度。

当转子转到90度时，切断C相电源，转子在90度时的状态与之前0度开始时的状态相同。重复前面的过程，接通A相电源，转子继续转动。如果重复这一过程，转子将继续旋转。

磁阻电机的结构

电机转子转动时，磁路的磁阻要尽可能的变化。因此，电机的定子和转子采用双凸极结构，由硅钢片制成。每个定子磁极配备有简单的集中绕组，两个径向相对的定子磁极上的绕组串联或并联以形成一相。

转子上没有绕组或永磁体。根据相数，电机可分为奇数相和偶数相。根据电机的磁路结构，可分为两极长磁路结构和四极短磁路结构。根据电机的通电励磁方式，有单相励磁和多相励磁。

转子没有永久磁铁，允许高温上升。因为绕组都在定子上，所以电机很容易冷却。高效率低损耗。转矩方向与电流方向无关，只需要一个绕组电流，每相有一个功率开关，所以功率电路简单可靠。转子上没有电刷，所以结构牢固，适合高速驱动。

磁阻电机的应用

近年来，磁阻电机的应用和发展取得了显著进展，已成功应用于电动车驱动、通用工业、家用电器、纺织机械等多个领域，功率范围10 W ~ 5 MW，最高转速100000 r/min。

1.磁阻电机电动汽车的应用

磁阻电机最初的应用领域是电动汽车。目前电动车和电动自行车的驱动电机有永磁无刷和永磁有刷两种。然而，开关磁阻电机有其独特的优势。当高能量密度和系统效率成为关键指标时，开关磁阻电机成为首选。

2.磁阻电机在纺织工业中的应用

近十年来，我国纺织机械行业机电一体化水平明显提高，机电一体化技术在新型纺织机械中得到广泛应用。这项技术的内容包括先进的信息处理和控制技术，即以计算机为核心，由PLC、工控机和单片机组成的控制系统。先进的驱动技术，包括变频调速、交流伺服、步进电机等。传感技术和执行器；精密机械技术等。

3.磁阻电机焦的工业应用

由于磁阻电机的起动转矩大，起动电流小，所以可以在重负载下频繁起动，不需要其他电力变压器，既节能又易于维护。特别适用于矿井输送机、电牵引采煤机和中小型绞车。

我国已成功研制出矸石绞车用110kW开关磁阻电机和带式输送机用132kW开关磁阻电机，其良好的启动和调速性能受到职工欢迎。我国电牵引采煤机也采用了开关磁阻电机，运行试验表明新型采煤机性能良好。此外，开关磁阻电机成功应用于电力机车，提高了电力机车运行的可靠性和效率。

4.磁阻电机在家电行业中的应用

磁阻电机的发展现状

众所周知，磁阻电机驱动系统是一种高效的电机系统。其综合性能超越以往传统电机，在效率、性能、数字智能控制等方面具有无可比拟的优势。而且在某些特定领域是不可替代的，比如15万转以上的超高速领域。但是，反过来说，为什么这种优秀的电源产品在中国没有真正普及？本文将系统回答这个问题。

1.磁阻电机的技术现状

与大多数外人所了解的不同，磁阻电机驱动系统的技术是极其复杂和系统化的，不像变频电机。其中电机本体的电磁计算和结构技术可以说是所有电机中最复杂的。到目前为止，国内还没有一个合理的动态数学模型来揭示其复杂的内部微观特性，也就是说开关磁阻电机的典型非线性特性很难具体把握。

一般来说，我们可以简单地把开关磁阻电机按照技术状态分为两部分，一部分是通用的基础技术产品，一部分是高精度的技术产品。所谓共性基础技术产品，就是根据其根本原理研究生产的最基础的产品。就像第一代计算机一样，笨重，体积大，精度差，计算慢。

高精尖技术产品不一样。他们从电机设计、工艺、控制技术等方面采用科学的开发模式和先进的技术，使用高精度的加工设备和工艺。它们是根据每个应用设备的详细特性专门设计的，其效率是无与伦比的。

二。国内外磁阻电机制造商的技术、产品和人才

了解了以上一般性问题后，我们再来更详细的分析一下原因。

为什么我国在磁阻电机的应用上技术落后？原因很多，归纳起来有以下几点。

2.技术人才少但不全面，不系统。很多企业以为雇一个控制人才就够了，却不知道需要从电机电磁计算、结构和工艺开发、控制算法开发、控制硬件开发、应用设备特性研究等系统的角度来打造和培养R&D团队，导致不彻底，急功近利。所以最后只能推出残次品。

3.R&D模式是落后的。搞电机的只搞电机，搞控制的只搞控制，大部分都是抄袭破译。没有建立“机、控、工、信、智计算机一体化设计与仿真”平台的理念和行动，有的只是拼凑的低档产品。

4.缺乏持续的资金支持。在急功近利的社会风气下，在R&D投资总是瞻前顾后，半途而废。

5.企业管理理念和水平落后。因为是高科技行业和高技能人才，同时又涉及不同的学科，因此，任何组织？如何管理？你能高效工作吗？能否最终实现合格的产品是一个非常重要的因素。可惜国内很多企业缺乏这种复杂系统工程的管理经验，导致有限的资金浪费，事倍功半，甚至徒劳无功。

从产品来看，国内广泛使用的成熟品种加起来只有10元，而且集中在基础工业装备领域，如油田的抽油机、纺织机械的剑杆织机、煤矿的绞车、耐火材料的压机等。其他的，比如电动车用的高精度磁阻电机，还在测试阶段。

高精度、高速度、智能化的高档产品目前只有部分军工企业在做。在普通企业中，山东艾磁传动科技有限公司发展非常快，走在国内前列，但仍落后国外水平5年左右。

在人才方面，如前所述，合格的工程师仍然短缺，尤其是电机本体的电磁计算和结构设计及其仿真技术方面的人才。在高精度和海量数据控制系统方面，在先进性和集成性方面，缺乏更多的人才。

磁阻电机的市场需求

当前，国民经济进入新常态，经济增速下滑，传统电机普遍产能过剩50%。因此，在“调结构、转方式”、“工业4.0”、“中国制造2025”、“科技创新”、“节能减排”的大背景下，各行业对新型高效、高精、高速、超高速、节能、智能化、信息化电机产品的需求日益增加，趋势非常明显，速度也很快，但这方面目前在国内极其缺乏。

来源:网络