理论教育 开关磁阻电机的结构与原理

开关磁阻电机的结构与原理

时间:2023-08-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:开关磁阻电机的定子和转子由硅钢片叠片组成,采用“凸极”结构。因此,定子上有6个凸极的称为三相开关磁阻电机,定子上有8个凸极的称为四相开关磁阻电机,以此类推。开关磁阻电机的不同组合结构方案见表2-3。图2-38所示是三相6/4凸极开关磁阻驱动电机原理示意,图中给出了三相绕组分别连通时的状况。开关磁阻电机的工作原理遵循磁阻最小的原则。

开关磁阻电机的结构与原理

一般开关磁阻驱动电机系统由开关磁阻电机、功率变换器、传感器和控制器4部分组成,如图2-34所示。开关磁阻电机的定子和转子(图2-35)由硅钢片叠片组成,采用“凸极”结构。开关磁阻电机的定子和转子极数不同,有多种组合方式,最常见的为三相6/4结构和四相8/6结构(图2-36)。三相开关磁阻电机的定子上有6个凸极,转子上有4个凸极。四相开关磁阻电机的定子上有8个凸极,转子上有6个凸极。在定子相对称的两个凸极上的集中绕组互相串联,构成一相,但在转子上没有任何绕组。因此,定子上有6个凸极的称为三相开关磁阻电机,定子上有8个凸极的称为四相开关磁阻电机,以此类推。开关磁阻电机的不同组合结构方案见表2-3。

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图2-34 开关磁阻驱动电机系统的构成

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图2-35 开关磁阻电机的定子和转子

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图2-36 8/6结构开关磁阻电机的定子和转子

2-3 开关磁阻电机的结构方案(www.daowen.com)

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图2-37a、b、c分别为三相6/4凸极结构、三相12/8凸极(双绕组)结构和四相8/6凸极结构的开关磁阻电机的定子和转子结构剖面示意。此处仅以三相6/4凸极和四相8/6凸极结构为例说明此类电机的工作原理。图2-38所示是三相6/4凸极开关磁阻驱动电机原理示意,图中给出了三相绕组分别连通时的状况。开关磁阻电机的工作原理遵循磁阻最小的原则。由于定子和转子极是凸极结构,所以每相绕组的电感随转子位置的变化而变化。当I相绕组受到激励时,为减小磁路的磁阻,转子顺时针旋转,直到转子极a与定子极I相对,此时磁路的磁阻最小(电感最大)。然后,切断绕组Ⅰ的激励,给绕组Ⅱ施加激励,磁阻转矩使转子极b与定子极Ⅱ相对。然后切断绕组Ⅱ的激励,给绕组Ⅲ施加激励,磁阻转矩使转子极c与定子极Ⅲ相对。转矩方向一般指向最近的一对磁极相对的位置(图示为顺时针)。

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图2-37 开关磁阻电机的定子和转子结构剖面示意

a)三相6/4凸极结构 b)三相12/8凸极结构 c)四相8/6凸极结构

因此,根据转子位置传感器的反馈信号,三相绕组按Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ的顺序导通使转子沿顺时针方向连续旋转。图2-39所示为四相8/6凸极开关磁阻驱动电机原理示意,图中仅画出了其中一相绕组的情况。由于定子和转子极是凸极结构,所以每相绕组的电感随转子位置的变化而变化。当B相绕组受到激励时,为减小磁路的磁阻,转子顺时针旋转,直到转子极2与定子极B相对,满足磁路的磁阻最小(电感最大)的条件,然后,切断绕组B的激励,给绕组A施加激励,磁阻转矩使转子极1与定子极A相对。转矩方向一般指向最近的一对磁极相对的位置,因此,根据转子位置传感器的反馈信号,绕组按B→A→D′→C′的顺序导通,使转子沿顺时针方向连续旋转。

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