开关磁阻电机的工作原理和控制系统方案

开关磁阻电机的原理和控制系统方案 开关磁阻电机是80年代初随着电力电子、微电脑和控制理论的迅速发展而发展起来的一种新型调速驱动系统。该电机具有结构简单、运行可靠、成本低、效率高等突出优点，目前已成为交流电机调速系统、直流电机调速系统、无刷直流电机调速系统的强有力的竞争者。 开关磁阻电机的工作原理遵循磁磁阻最小原理，即磁通总是要沿着磁阻最小路径闭合。因此，它的结构原则是转子旋转时磁路的磁阻要有尽可能大的变化。开关磁阻电动机采用凸极定子和凸极转子的双凸极结构，并且定转子极数不同。 开关磁阻电机的定子和转子都是凸极式齿槽结构。定、转子铁芯均由硅钢片冲成一定形状的齿槽，然后叠压而成。定、转子冲片的结构如图1所示。 图1所示为12/8极三相开关磁阻电动机，S1、S2是电子开关，VD1、VD2是二极管，是直流电源。电机定子和转子呈凸极形状，极数互不相等，转子由叠片构成。定子绕组可根据需要采用串联、并联或串并联结合的形式在相应的极上得到径向磁场，转子带有位置检测器以提供转子位置信号，使定子绕组按一定的顺序通断，保持电机的连续运行。 电机磁阻随着转子磁极与定子磁极的中心线对准或错开而变化，因为电感与磁阻成反比，当转子磁极在定子磁极中心线位置时，相绕组电感最大，当转子极间中心线对准定子磁极中心线时，相绕组电感最小。 当定子A相磁极轴线OA与转子磁极轴线O1不重合时，开关S1、S2合上，A相绕组通电，电动机内建立起以OA为轴线的径向磁场，磁通通过定子扼、定子极、气隙、转子极、转子扼等处闭合。通过气隙的磁力线是弯曲的，此时磁路的磁导小于定、转子磁极轴线重合时的磁导，因此，转子将受到气隙中弯曲磁力线的切向磁拉力产生的转矩的作用，使转子逆时针方向转动，转子磁极的轴线O1向定子A相磁极轴线OA趋近。 当OA和O1轴线重合时，转子己达到平衡位置，即当A相定、转子极对极时，切向磁拉力消失。此时打开A相开关S1、S2，合上B相开关，即在A相断电的同时B相通电，建立以B相定子磁极为轴线的磁场，电动机内磁场沿顺时针方向转过300，转子在磁场磁拉力的作用下继续沿着逆时针方向转过15。，依此类推，定子绕组A-B-C三相轮流通电一次，转子逆时针转动了一个转子极距Tr<T.=2π/N>，对于三相12/8极开关磁阻电动机，每相电感的变化会影响电机的运行性能。 开关磁阻电机的控制系统方案主要包括电机控制器、驱动器、检测器和power supply四部分。电机控制器负责控制电机的运行状态，驱动器负责提供电机所需的电压和电流，检测器负责检测电机的运行状态和位置，power supply负责提供电机所需的电源。 开关磁阻电机的控制系统方案可以分为两大类：开环控制和闭环控制。开环控制是通过预先设定的控制信号来控制电机的运行，而闭环控制是通过检测电机的运行状态和位置来控制电机的运行。开环控制简单、成本低，但控制精度较低，闭环控制复杂、成本高，但控制精度较高。 开关磁阻电机的应用非常广泛，包括工业自动化、机器人、医疗设备、交通工具等领域。该电机具有低成本、高效率、可靠性高的特点，使其在当今社会中扮演着非常重要的角色。