开关磁阻电动机的结构与特点

1.开关磁阻电动机的结构

开关磁阻电动机由双凸极的定子和转子组成,其定子、转子的凸极均由普通的硅钢片叠压而成,如图5-38所示。定子极上绕有集中绕组,把沿径向相对的两个绕组串联成一个两级磁极,称为“一相”;转子既无绕组又无永磁体,仅由硅钢片叠成。

开关磁阻电动机有多种不同的相数结构,如单相、二相、四相及多相等,且定子和转子的极数有多种不同的搭配。低于三相的开关磁阻电动机一般没有自起动能力。相数多有利于减小转矩脉动,但结构复杂、主开关器件多、成本增高。目前应用较多的是四相8/6极结构、三相6/4极结构及六相12/8极结构,如图5-39所示。

图5-38　开关磁阻电动机的组成

图5-39　开关磁阻电机的基本结构

a)6/4极;b)8/6极;c)12/8极

在定子相对称的两个凸极上的集中绕组互相串联,构成一相,但在转子上没有任何绕组。因此,定子上有6个凸极的为三相开关磁阻电动机,定子上有8个凸极的为四相开关磁阻电动机,如此类推,其不同组合方式的结构方案见表5-4。

表5-4　开关磁阻电动机的结构方案

2.开关磁阻电动机的特点

开关磁阻电动机与其他电动机相比,具有以下优点。

(1)可控参数多,调速性能好。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,控制方便,可四象限运行,容易实现正转、反转和电动、制动等特定的调节控制。

(2)结构简单,成本低。开关磁阻电动机转子无绕组,也不加永久磁铁,定子为集中绕组,比传统的直流电动机、永磁电动机及感应电动机都简单,制造和维护方便;它的功率变换器比较简单,主开关元件数较少,电子器件少,成本低。

(3)损耗小,运转效率高。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;控制灵活,易于在很宽转速范围内实现高效节能控制。

(4)起动转矩大,起动电流小。在15%额定电流的情况下就能达到100%的起动转矩。但是,由于开关磁阻电动机的特殊结构和工作方式,也存在如下一些缺点:

(1)转矩脉动现象较大。

(2)振动和噪声相对较大,特别是在负载运行的时候。

(3)电动机的出线头相对较多,还有位置检测器出线端。

(4)电动机的数学模型比较复杂,其准确的数学模型较难建立。

(5)控制复杂,依赖于电动机的结构。