开关磁阻电机是继直流电机、无刷直流电机之后发展起来的一种新型调速电机类型,如图4-2-21所示。其功率范围从10 W到5 MW,最大速度高达100 000 r/min。它的结构简单坚固,调速范围宽,系统可靠性高,广泛应用于家用电器、航空、航天、电子、机械及电动车辆等领域。
1.调速系统
调速系统主要由开关磁阻电机、功率变换器、控制器、转子位置检测器4个部分组成,控制器内包含控制电路与功率变换器,而转子位置检测器则安装在电机的一端,电机与国产Y系列感应电机同功率、同机座号、同外形,如图4-2-22所示。
图4-2-21
2.基本结构
定子和转子均为凸极结构,定子和转子的齿数不等,转子齿数一般比定子少两个,定子齿上套有集中线圈,两个空间位置相对的定子齿线圈相串联,形成一相绕组,如图4-2-23所示。转子由铁芯叠片而成,其上无绕组。SRM可以设计成多种不同相数结构,且定、转子的极数有多种不同的搭配。其相数多、步距角小,有利于减少转矩脉动,但结构复杂,且主开关器件多,成本高,现今应用较多的是四相(8/6)结构和六相(12/8)结构。
图4-2-22
图4-2-23(www.xing528.com)
3.工作原理
开关磁阻电机的工作机理与磁阻(反应)式步进电机一样,基于磁通总是沿磁导最大的路径闭合的原理,如图4-2-24所示。
当定、转子齿中心线不重合、磁导不为最大时,磁场就会产生磁拉力,形成磁阻转矩,使转子转到磁导最大的位置。
图4-2-24
当向定子各相绕组中依次通入电流时,电机转子将一步一步地沿着通电相序相反的方向转动。如果改变定子各相的通电次序,电机将改变转向。相电流通流方向的改变不会影响转子的转向。
4.功率变换器
功率变换器是SR电机运行时所需能量的供给者,也是电机绕组通断指令的执行者。SR电机的功率变换器相当于PWM变频调速异步电机的变频器,在调速系统中占有重要地位,功率变换器设计是提高SRD系统性能价格比的关键之一。由于SR电机工作电压、电流波形并非正弦波,且波形受系统运行条件及电机设计参数的制约,变化很大,难以准确预料,因此,SR电机功率变换器的设计与SR电机、控制器的设计密切相关。
SRD系统的功率变换器主要由主开关器件及其主电路、主开关驱动电路、保护电路、稳压电源电路等组成,如图4-2-25所示。
图4-2-25
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