磁阻电机的工作原理/类型/优缺点/应用

我们意识到，每个电动机都通过使用基本的电气原理和电磁来产生机械运动。市场上有几种不同类型的电机，但选择使用哪一种或哪一种最适合您的应用具有挑战性。同步电机是电机的一种;另一方面，磁阻电机是在磁阻下运行的电机。定子和转子是该发动机最重要的两个部件。本文介绍了磁阻电机。

这是一种先进的电机，与普通电动机一样，具有定子和转子。该电机使用直接旋转磁场 （RPM） 使转子的速度与定子的 RMF 同步。这些电机以低成本提供高功率密度，使其在各种应用中具有吸引力。磁阻电机的工作理论是，如果将磁性材料放置在磁场内，它通常会以最小的磁阻方式将自己拉入线中。

磁阻电机的特性包括步进形式、定转子极比、额定功率或扭矩、转矩脉动和恒定转矩速度范围。磁阻电机的功率因数较低，机器性能从 55% 到 75% 不等。

一、磁阻电机的工作原理

定子和转子是该发动机最重要的部件。这是一对由气隙隔开的固定组件。电机结构将根据电机类型而有所不同，但基本操作概念将保持不变。固定组件（如定子）包含重要的极对，这些极对可以通过流过电缆的电流产生。转子可以由铁磁金属制成，并有自己的一组极。

这些磁极与定子磁场的形状相匹配。当转子的突出极与定子的突出极相互作用时，转子处于最不适应的位置。因此，这一端的磁阻较低。当定子极连接到转子的槽或凹口时，转子处于最大磁阻位置。由于节能，转子仍将以最小的犹豫向该点行驶。当转子未完全对齐时，会产生磁阻转矩。该扭矩将通过将转子拖向相邻的突出定子极来引起旋转。

磁阻电机转矩方程

一旦铁磁材料被放置在外部磁场内，就会发生磁阻转矩，使物体通过外部磁场排列。由于感应扭矩，物体内部可能会形成内部磁场。

该扭矩是由两个场的相互作用产生的，这两个场通过磁场使线区域内的目标旋转。因此，将扭矩施加到物体上以降低磁通磁阻。由于机器的显著性，这种电机扭矩有时被称为显著性扭矩。要运行，该电机主要依赖于磁阻转矩。因此，可以使用以下近似值来确定该扭矩。

这些磁极与定子磁场的形状相匹配。当转子的突出极与定子的突出极相互作用时，转子处于最不适应的位置。因此，这一端的磁阻较低。当定子极连接到转子的槽或凹口时，转子处于最大磁阻位置。由于节能，转子仍将以最小的犹豫向该点行驶。当转子未完全对齐时，会产生磁阻转矩。该扭矩将通过将转子拖向相邻的突出定子极来引起旋转。

二、类型

1.同步磁阻电机

使用三相定子绕组以及转子来实现突出的转子极和内部磁通壁，使这些电机能够以同步速度精确运行。在重要极点附近，转子经常进行调整的鼠笼，这有助于感应的自启动效果。当电机开启时，通过感应将其驱动接近同步速度，然后通过转子磁通势垒产生的磁阻转矩将其锁定为同步。

2.开关磁阻电机

具有某些极的步进磁阻电机称为开关磁阻电机。由于其基本配置，该电机的构造成本低于电动机。由于它无需机械换向器即可运行，因此这些电机通常用于爆炸性条件，例如转子长时间闲置的矿井。与由逆变器操作的交流感应电动机相比，这些电动机相位绕组彼此电气分离，从而具有更高的容错性。

所谓开关磁阻电机，是指电机各相磁路的磁阻随转子位置的变化而变化。因此，电动汽车电机的磁场能量也会随着转子的位置而变化，可以随着磁能的介质转化为机械能。只有这样，电源才能按相序循环，以保持转子沿一个方向旋转并输出机械能。因此，应有一个可控的开关电路，根据转子的位置合理、周期性地打开和关闭各相电路，实现转子沿一定方向连续旋转并输出机械能。

它遵循磁通量始终沿磁导率最大的路径闭合的原理，产生磁拉力以形成具有转矩磁阻性质的电磁转矩。因此，其结构原理是转子旋转时磁路的磁阻应尽可能多地变化，因此开关磁阻电动机采用双凸极结构，定转子的磁极数不同。

可控开关电路是转换器，它与电源和电机绕组一起构成主电源电路。位置检测器是开关磁阻电机的重要特性部件。它实时检测转子的位置，有序有效地控制转换器的工作。

开关磁阻电机的特点

（1）定子和转子均为双凸极结构

开关磁阻电机简称SR。它是一种特殊类型的同步电机。其定子和转子均为双凸极结构，坚固无刷，输出转矩大。

（2）线圈绕组只需要单向电流

由于开关磁阻电动机的线圈绕组只需要单向电流，因此只需要一个单极电源转换器即可供电，因此其电路结构非常简单。

（3） 无位置传感器

早期开关磁阻电机速度控制系统使用位置传感器来检测转子的位置，现在已经有没有位置传感器的开关磁阻电机速度控制系统。

（4）开关磁阻电机调速系统的不足

开关磁阻电机调速系统的优点突出，应用领域日益扩大。缺点是开关磁阻电机调速系统的功率转换器输出不规则的电流脉冲，可能产生运行噪声和低速噪声。转矩脉动问题，可在控制方法中进一步改进。

三、磁阻电机的特点

1.磁阻电机的构造

其中两个环短路。电机作为单相感应电机工作，直到定子与单相电源对齐。离心传输分离辅助绕组，直到电机输出接近最大同步速度。通过主绕组操作，电机像单相电机一样加速。

一旦电机速度接近同步速度，转子就会倾向于在磁阻最小的位置自行连接，从而产生扭矩。结果，转子同步拖动。为了获得适当的效率，负载惯性必须保持在可接受的范围内。感应转矩在同步时会消失，但由于同步磁阻时的转矩，转子将保持同步。

2.磁阻电机的优缺点

优势：

（1） 不需要直流电源。

（2） 特性稳定

（3）维护较少

（4） 热量少

（5） 无磁铁

（6） 速度控制

弊：

1）效率较低

2）功率因数差

3） 变频调速

4）这些电机的容量较小，无法驱动负载

5）需要较少的惯量转子。

四、磁阻电机的应用

信号设备

控制设备

自动调节器

录音设备

时钟

远程打印机

留声机

模拟电表

电动汽车

电动工具，如钻床、带锯和压力机