開關磁阻電機(Switched Reluctance Motor :SRM)是繼直流電機、無刷直流電機(BLDC)之后發(fā)展起來的一種調(diào)速電機類型。 英、美等國家對開關磁阻電機的研究起步較早,并已取得顯著效果,產(chǎn)品功率等級從數(shù)w直到數(shù)百kw,廣泛應用于家用電器、航空、航天、電子、機械及電動車輛等領域。
開關磁阻電動機的基本工作原理所謂開關磁阻電動機是指電動機各相磁路的磁阻隨轉子位置而變,因此電動汽車電機的磁場能量也將隨轉子的位置而變,由此可以以磁能為媒介變換為機械能。這樣才能以相序循環(huán)供電才能保持轉子持續(xù)一個方向的旋轉,輸出機械能。所以說,應該有一個可控制的開關電路,它根據(jù)轉子的位置來合理地、周期地導通和關斷各相電路,實現(xiàn)轉子以一定的方向連續(xù)旋轉,輸出機械能。
它遵循磁通量總是沿著磁導最大的路徑閉合的原理,產(chǎn)生磁拉力形成轉矩-磁阻性質(zhì)的電磁轉矩。因此,它的結構原則是轉子旋轉時磁路的磁阻要盡可能大的變化,所以開關磁阻電動機采用雙凸極結構,并且定子、轉子極數(shù)不同。
可控開關電路即變換器,它和電源及電動機繞組一起構成功率主電路。而位置檢測器是開關磁阻電動機的重要特征部件,它實時檢測轉子的位置,有序、有效地控制變換器工作。
開關磁阻電動機轉矩一轉速特性曲線如圖4-29所示。
由圖4-29曲線可以看出,當電動機轉速低于基速ωb時,電感L很小,此時噪持開通角θon和關斷角θoff不變,電動機工作在恒轉矩區(qū),這時采用電流斬波控制。如圖4-29中第1段曲線。
在(ωb,ωsc)工作區(qū),當電動機電感增加到一定值時,峰值電流上升受到限制,以轉子位置角θ作為系統(tǒng)的控制參數(shù),采用角度控制方式,如圖4-29中第2段曲線。
在高速工作區(qū)ω》ωsc,臨界速度ωsc、θon和θoff達到它們的極限值后,保持電動汽車電機相電壓U、開通角θ和關斷角θoff固定不變,其特性與串勵直流電動機特性相似,采用電壓斬波控制方式,如圖4-29中第3段曲線。SRM定子上有集中繞組,轉子上沒有繞組,結構緊湊牢固,適合于高速運行。電動機起動力矩大,起動電流小,具有較高的功率密度和轉矩慣量比,動態(tài)響應快,在廣泛的轉速范圍內(nèi)效率都比較高,而且可以方便地實現(xiàn)四象限控制。這些特點使開關磁阻電動機很適合于電動車的各種工況下運行,是電動汽車電動機中極具潛力的機種。菲亞特公司的菲亞特500就是開關磁阻電動機驅動。將高性能的永磁材料應用于開關磁阻電動機本體,是對電動機結構的有力改進。電動機由此克服了傳統(tǒng)SRM中存在的換流較慢、能量利用率較低的缺點,增加了電動機的比功率密度。電動機轉矩較大,這一點極有利于它在電動汽車中的應用。