開關(guān)磁阻電機(jī)(Switch Reluctance Machine，SRM)是一種新型調(diào)速電機(jī)，相比其他類型的驅(qū)動(dòng)電機(jī)如直流電機(jī)、異步電機(jī)、永磁同步電機(jī)，開關(guān)磁阻電機(jī)的中轉(zhuǎn)子無永磁體材料和繞組，結(jié)構(gòu)最為簡單。目前正逐漸成為電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)未來的發(fā)展方向。

開關(guān)磁阻電機(jī)定子與轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)

定子鐵芯一般是由硅鋼片疊制而成，采用凸極結(jié)構(gòu)方便在定子凸極上繞有線圈，即定子繞組，把徑向相對的兩個(gè)繞組串聯(lián)成一個(gè)磁極（即一相），用來向電動(dòng)機(jī)提供工作磁場，下圖所示電動(dòng)機(jī)共有3相6個(gè)定子繞組，再結(jié)合轉(zhuǎn)子的4個(gè)極數(shù)，該電機(jī)被稱為三相6/4結(jié)構(gòu)。

轉(zhuǎn)子則是由轉(zhuǎn)子軸和轉(zhuǎn)子鐵芯所組成，轉(zhuǎn)子上沒有繞組，也沒有永磁體，轉(zhuǎn)子鐵芯采用凸極結(jié)構(gòu)，工作時(shí)負(fù)責(zé)為磁場提供磁通路。如果增多電動(dòng)機(jī)的相數(shù)和極數(shù)，則可以減小電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng)，提高電機(jī)在低速運(yùn)行下的平穩(wěn)性。

開關(guān)磁阻電機(jī)工作原理

磁阻電動(dòng)機(jī)是運(yùn)用磁阻最小原理產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，故稱為磁阻電動(dòng)機(jī)，由于線圈電流通斷、磁通狀態(tài)直接受開關(guān)控制，也被稱為開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)。它的運(yùn)行遵循磁阻最小原理，即: 磁通總要沿最小路徑閉合，轉(zhuǎn)子凸極軸線總趨向于電子產(chǎn)生磁通軸線對齊。

當(dāng)定、轉(zhuǎn)子齒中心線不重合，磁導(dǎo)不為最大時(shí)，磁場就會(huì)產(chǎn)生磁拉力，形成磁阻轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到磁導(dǎo)最大的位置。向定子各相繞組中依次通入電流時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)子將一步一步地沿著通電相序相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，以使相近轉(zhuǎn)子極軸線旋轉(zhuǎn)到與定子的電勵(lì)磁軸線相對齊位置，由于其“對齊”趨勢使磁阻電機(jī)產(chǎn)生特有的有效電磁磁阻轉(zhuǎn)矩。

開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由開關(guān)磁阻電機(jī)、功率變換器、控制器和檢測器四個(gè)部分組成。以三相6/4極開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)為例， U、V、W三相線圈由功率開關(guān)BG1、BG2、BG3控制電流通斷，功率變換器向開關(guān)磁阻電機(jī)繞組輸出周期性脈沖電流，驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行實(shí)現(xiàn)各種控制，對比異步電機(jī)的PWM變頻器驅(qū)動(dòng)更為簡單、可靠。

三相6/4極開關(guān)磁阻電機(jī)及功率變換器如下圖所示

開關(guān)磁阻電機(jī)特點(diǎn)

開關(guān)磁阻電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、輸出力矩大，可靠性高，起動(dòng)制動(dòng)性能好，運(yùn)行效率高，成本低等優(yōu)點(diǎn)，其功率變換器電路簡單，可以在寬廣的速度和負(fù)載范圍內(nèi)運(yùn)行，起動(dòng)電流小，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩矩大，冗錯(cuò)能力強(qiáng)，在缺相情況下仍能可靠運(yùn)行。

缺點(diǎn)主要有輸出扭矩脈動(dòng)，工作時(shí)振動(dòng)與噪聲較為嚴(yán)重，功率開關(guān)元件關(guān)斷時(shí)電機(jī)定子繞組端部及開關(guān)器件上產(chǎn)生較高的電壓尖峰。另外，齒極所受徑向磁拉力的變化，易引起了定子鐵心的變形和振動(dòng)。