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开关磁阻电机

2017-08-01 17:21分类:机械维修 阅读:

 

图1所示是开关磁阻电机的典型构造原理图,电机为双凸极构造。转子仅由叠片叠压而成,即无绕组也无永磁体;定子各级上绕有会集绕组,径向相对极的绕组串联,构成一相。其作业原理遵照“磁阻最小原理”—磁通老是要沿磁阻最小的途径闭合,因磁场误解而发作磁阻性质的电磁转矩。次序给A—B—C—D相绕组通电,则转子便按逆时针方向接连翻滚起来。当主开关管S1、S2导通时,A时绕组从直流电源V吸收电能;而当S1、S2关断时,绕组电流转过续流二级管D1、D2,将剩余能量回馈给电源V。因而,开关磁阻电机具有再生的才调,体系功率高。对开关磁阻电机的理论研讨和实习证实,该体系具有显着的特征:①电安排造简略、安靖、制作技能简略,本钱低,可作业于极高转速;定子线圈嵌放简略,端部短而健旺,作业牢靠,能适用于各种恶劣、高温乃至强振荡环境。②损耗首要发作在定子,电机易于冷却;转子无永磁体,无高温退磁景象;可容许有较高的升温。③转矩方向与电流方向无关,然后可最大极限简化功率改换器,降低体系本钱。④功率改换器不会呈现直通缺陷,牢靠性高。⑤起动转矩大,低速功用好,无感应电动机在起动时所呈现的冲击电流景象。⑥调速计划宽,操控活络,易于结束各种格外恳求的转矩-速度特性。⑦在广大的转速和功率计划内都具有高功率。⑧能四象限运作,具有较强的再生制动才调。
与其时广泛运用的变频调速感应电动机比照,开关磁阻电机在本钱、功率、调速功用、单位体积功率、牢靠性、散热性等具有显着的优势或比赛力、图2是纷歧样功率等级开关磁阻电机和变频调速感应电机的功率比照(功率均折算到1500r/min),假定说榜首带开关磁阻电机(1983年研发)在小功率计划的功率比高效变频调速感应电机低,第二代开关磁阻电机(1988年研发)的功率已悉数逾越了高效变频调速感应电动机。更可贵的是,开关磁阻电机在广大的速度和功率计划内都能坚持较高的功率,这是变频调速成感应电动机难以比照的。感应电动机要取得与直流电机附近的调速特性需选用凌乱的矢量操控体系,而开关磁阻电机经过调速注册度、关断度、电压和电流,能够得到纷歧样负载恳求的机械特性,操控简略、活络,能简略地结束软主张和四象限运作,并且因为这是一种纯逻辑的操控办法,很简略智能化,经过批改软件调整电机作业特性满意纷歧样运用恳求。与变频调速的另一类电机——永磁无刷直流电机比照,开关磁阻电机在本钱、调速功用、牢靠性和散热性等仍然坚持优势,但和变频感应电动机一样都存在励磁赏罚(即励磁电损耗)的疑问,功率和单位体积功率稍显短少。但在一些运用场合,开关磁阻电机在功率和输出功率仍然具有优势。


1 翻开简介
开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor, SRM)最早能够追溯到1970年,英国Leeds大学步进电机研讨小组创始一个开关磁阻电机雏形。到1972年进一步对带半导体开关的小功率电动机(10w~1kw)进行了研讨。1975年有了实质性的翻开,并一贯翻开到能够为50kw的电瓶汽车供给设备。1980年在英国树立了开关磁阻电机驱动设备有限公司(SRD Ltd.),专门进行SRD体系的研讨、开发和计划。1983年英国(SRD Ltd.)首要推出了SRD系列商品,该商品命名为OULTON。1984年TASC驱动体系公司也推出了他们的商品。其他SRD Ltd. 研发了一种适用于有轨电车的驱动体系,到1986年已作业500km。该商品的呈现,在电气传动界致使不小的反应。在许多功用方针上到达了出乎预料的高水平,悉数体系的归纳功用报价方针到达或逾越了工业中长时刻广泛运用的一些变速传动体系。下表是其时对几种常用变速传动体系各项首要经济方针所作的比照。本钱 1.0 1.5 1.0
美国、加拿大、南斯拉夫、埃及等国家也都翻开了SRD体系的研发作业。在国外的运用中,SRD通常用于牵引中,例如电瓶车和电动汽车。一同高速功用是SRD的一个专长的方向。据报导,美国为空间技能研发了一个25000r/min、90kW的高速SRD样机。我国大概在1985年才开端对SRD体系进行研讨。SRD体系的研讨已被列入我国中、小型电机“八五”、“九五”和“十五”科研计划项目。华中科技大学开关磁阻电机课题组在“九五”项目中研宣告运用SRD的纯电动汽车,在“十五”项目中将SRD运用到混合动力城市公交车,均取得了较好的作业作用。纺织机械研讨所将SRD运用于毛巾印花机、卷布机,煤矿牵引及电动车辆等,取得了显着的经济效益。
从上世纪90年代世界会议的上有关SRD体系的文章来看,对SRD体系的研讨作业现已从证实它的利益、开发运用时期进入到计划理论、优化计划研讨时期。对SR电机、操控器、功率改换器等的作业理论、优化计划、构造办法等方面进行了愈加深化的研讨。
2 SRD体系的特征
SR电机体系具有一些很有特征的利益:
(1)电安排造简略、安靖、制作技能简略,本钱低,可作业于极高转速;定子线圈嵌放简略,端部规范短而健旺。作业牢靠,能适用于各种恶劣、高温乃至强振荡环境;
(2)损耗首要发作在定子,电机易于冷却;转子无永磁体高温退磁景象:可容许有较高的温度;
(3)转矩方向与电流方向无关,因而可简化功率改换器,降低体系本钱。一同功率改换器不会呈现直通缺陷,牢靠性高;
(4)起动转矩大,低速功用好,无感应电动机在起动时所呈现的冲击电流景象。
(5)调速计划宽,操控活络,易于结束各种格外恳求的转矩-速度特性;
(6)在较广的转速和功率计划内具有较高的功率。能四象限作业,具有较强的再生制动才调;
(7)有极好的容错才调,能够缺相作业。
这些利益使得SR电机体系在家用电器、通用工业、伺服与调速体系、牵引电机、高转速电机等方面的到广泛的运用。
前期的SRD因为很少思考电机的噪声,悉数的样机或商品都具有相对较大的噪声,致使于变成SRD的一大特征而为咱们承受。一同,SRD还具有很大的转矩脉动。如今,转矩脉动和噪声这两个超卓疑问现已制约了SRD的进一步推行和运用。跟着研讨的深化,降低SR电机的噪声和减小转矩脉动成了SRD的研讨抢手。

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