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新能源電機開關磁阻電機原理

發(fā)布時間:2020-06-03 責任編輯:wenwei

【導讀】繼變頻調速系統(tǒng)、直流電動機調速系統(tǒng)之后最具備優(yōu)勢的新一代無極調速系統(tǒng)是開關磁阻電機調速系統(tǒng);因為它的效率高,啟動電流小,啟動轉矩大、制動性能好,能實現(xiàn)再生制動,四象限控制靈活、節(jié)約電能效果顯著、系統(tǒng)調控性能好、結構簡單堅固,調速范圍寬等多項功能和特性等卓越性,越來越被市場推崇和廣泛使用。
 
在電動車驅動、通用工業(yè)、工程機械、家用電器、航空電氣、傳動設備和紡織機械等各個領域應用顯著。
 
開關磁阻電機原理和三相異步交流電機一樣,首先是“旋轉的磁場”。
 
http://jizeke.com/art/artinfo/id/80038313
 
電機定子上有一一相對的磁極:AA’、 BB’、 CC’、 DD’,將對應磁極安裝上繞組,以上圖AA’為例。如果依次對AA’、 BB’、 CC’、 DD’通電,磁場就會運動。如果再按順序變換繞組正負級就完成了磁場旋轉,也是一個完整的相位變換。
 
采用下圖的簡單開關變換電路就可以實現(xiàn)。我們發(fā)現(xiàn)上圖有四個相位,開關磁阻電機的這個特點使得電機不受三相交流電的限制,可以采用多相的旋轉磁場。解決了三相異步電機極對數(shù)越少轉速越高,極對數(shù)越多扭矩越大的問題,實現(xiàn)了扭矩和轉速同步,而且實現(xiàn)了在規(guī)定范圍內按需求提供轉速,而不受制于負載。注意:簡單的開關電路是基于復雜的控制系統(tǒng),多相位變換是需要轉子位置信息才能完成。
 
http://jizeke.com/art/artinfo/id/80038313
 
旋轉的磁場有了,還缺一個轉動力矩。這個力矩就是來自于磁阻最小原理,也就是磁通總是沿磁阻最小的路徑閉合。
 
http://jizeke.com/art/artinfo/id/80038313
 
轉子設計了“若干“個無限接近定子磁極的齒極,如上圖,通電極對產生的磁通會尋找到最近的磁導體閉合磁通,由于磁通總是沿磁阻最小的路徑閉合,產生力矩將轉子由通電0°旋轉到10°,實現(xiàn)最小磁阻。此時結合旋轉的磁場進行磁極換相完成了電機轉子的連續(xù)旋轉。如果轉子齒極和定子磁極一一對應轉子就會處于最小磁阻位置,此時轉子不會變化位置,所以轉子齒極數(shù)和定子磁極數(shù)必須是有規(guī)律的相差。轉子一般是用硅鋼片制作,沒有繞組、鼠籠、永磁體,所以該電機有著極佳的高速性能、高溫性能。
 
http://jizeke.com/art/artinfo/id/80038313
 
由磁阻最小原理產生旋轉力矩,由開關電路產生旋轉的磁場,所以被稱之為開關磁阻電機。開關磁阻電機是一種新型調速電機,調速系統(tǒng)兼具直流、交流兩類調速系統(tǒng)的優(yōu)點。其核心主要有控制器、開關磁阻電機、功率變換器、位置檢測器四部分組成。控制器內包含功率變換器和控制電路,而轉子位置檢測器則安裝在電機的一端。開關磁阻電動機與國產Y系列感應電動機具有相同的功率等級和同機座號外形。功率范圍從10W到5MW,最大速度高達100,000 r/min.
 
http://jizeke.com/art/artinfo/id/80038313
 
起動轉矩達到額定轉矩的150%時.啟動電流僅為額定電流的30%??深l繁起停.及正反轉切換可頻繁起動和停止.頻繁正反轉切換。在有制動單元及制動功率滿足時間要求的情況下,起停及正反轉切換可達每小時一千次以上。
 
當然開關磁阻電機也有些缺點:
 
1、有轉據(jù)脈動,轉矩由一系列脈沖轉矩疊加而成,且有雙凸極結構和磁路非線性,合成轉據(jù)不是恒定轉據(jù),有一定的諧波分量
 
2、噪聲與振動大
 
3、出線頭多
 
當然,隨著科學技術的發(fā)展,這些缺點將會被逐一解決。
 
 
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