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开关磁阻电机的结构和工作原理
- 2020-04-15-

  在描述开关磁阻电机的市场应用之前,热心的同事们建议首先解释开关磁阻电机的工作原理和特点,以便更容易理解市场应用,并对这一建议表示赞许。本文介绍了开关磁阻电机的结构和工作原理。

  开关磁阻电机有两个基本特性:1)开关,开关磁阻电机必须在连续开关模式下工作;2)磁阻,开关磁阻电机是双凸极变磁阻电机,其结构原理是转子转动时磁路的磁阻应尽可能地变化。实际上,由于永磁电机嵌在转子中,常用的永磁电机也会引起转子凸台磁阻的变化,所以永磁电机的转矩也包括磁阻转矩,但磁阻转矩在永磁电机中所占的比例很小,所以通常忽略扭矩分量。

  1、开关磁阻电动机的结构

  开关磁阻电机定子和转子的凸极采用普通硅钢片制成,能最大限度地降低涡流和磁滞损耗。转子磁极上既没有绕组也没有永磁体,也没有换向器、滑环等,定子磁极上有集中绕组。两个径向相反的绕组串联起来形成一个相位。电动机的总体结构简单。

  开关磁阻电机可以根据需要设计成不同的相数。根据相数,开关磁阻电机可分为单相、两相、三相、四相和多相。然而,小于三相的开关磁阻电机一般没有自起动能力。相数越多,阶跃角越小,越有利于减小转矩脉动,但相数越多,使用的开关器件越多,结构越复杂,相应的成本也会增加。目前,最常用的是三相和四相电动机。例如,三相开关磁阻电机具有6/4结构和12/8结构,而四相开关磁阻电机具有8/6结构。

  2、固体火箭发动机工作原理

  开关磁阻电机(开关磁阻电机)是利用转子磁阻不均匀产生转矩的电机。也叫无功同步电动机。它的结构和工作原理与传统的交、直流电动机有很大的不同。它不是依靠定子和转子绕组电流产生的磁场相互作用产生转矩,而是依靠“最小磁阻原理”产生转矩,即:“磁通量总是沿着磁阻最小的路径闭合,从而产生磁拉力,然后形成具有磁阻特性的电磁转矩”和“磁力线具有试图缩短磁通路径以减小磁阻、提高磁导率的性质”。

  开关磁阻电机的磁阻随转子凸极中心线和定子凸极中心线的对中或错列而变化,因为电感与磁阻成反比。当转子凸极和定子凸极中心线对准时,相绕组电感最大,磁阻最小。转子槽中心线与定子凸极中心线对准时,相绕组电感最小,磁阻最大。以下是三相12/8极开关磁阻电动机的一个例子。图2显示了电机单相电路的示意图。S1和S2是电子开关,D1和D2是二极管,E是电源。

  假设开关磁阻电机的转子在图中所示的位置时,开关S1和S2闭合,a相绕组通电。该相由直流电源e激励,在电机内建立以OA为轴的径向磁场,通过定子轭、定子极、气隙、转子极、转子轭等闭合磁通,通过气隙的磁力线弯曲。此时磁路的磁阻大于磁极轴线重合时的定转子磁阻。因此,转子会受到气隙中弯曲磁力线切向磁拉力产生的转矩的影响,使转子磁极的OA轴向定子相a磁极的OA轴移动,并受该方向转矩的影响,即逆时针方向。当OA与OA轴重合时,磁阻最小,a相不再产生转矩。此时,一个相位应打开,例如,相位B,转子将逆时针旋转另一个阶跃角。如果绕组按a-b-c顺序连续通电,电机转子将逆着励磁顺序顺时针连续旋转。相反,如果c-b-a连续通电,电机将顺时针旋转。开关磁阻电机的旋转方向与相绕组的电流方向无关,只取决于相绕组的通电顺序。