开关磁阻电动机原理及在纺织行业中的应用

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1、开关磁阻电动机原理及在纺织行业中的应用科技王祥蔡起仲@江苏省纺织集团总公司信息社南京210002@镇江创新电机调速技术研究所镇江212000［摘要］开关磁阻调速电动机属新一代交流调速系统本文介绍了开关磁阻调速电动机的结构原理比较了它与直流调速系统以及变频调速系统特点例举了它在纺织机械中的应用同时指出了这种电机在国内的发展趋势［关键词］开关磁阻电动机调速原理特点应用［中图分类号］TS101.3+10前言开关磁阻调速电动机的国际标准全称为SwitchedReluctanceMotorDrive它的英文缩写为以下简称SRD我国业内称之为开关磁阻SRD电动机调速系统或称其为可

2、变磁阻调速电动机它是继变频调速系统无换向器电动机调速系统之后发展起来的新一代交流无级调速系统是集现代微电子技术数字技术电力电子技术及现代电磁理论设计与制造技术为一体的光机电一体化高新技术产品SRD—经问世便以其宽广的调速范围良好的输出机械特性卓越的起制动性能以及可靠节能免维护等一系列突出优点成为当今世界电气传动领域的后起之秀引起各行业的广泛关注图1SRD系统方框图SRD是20世纪90年代从实验室逐步转入大规模的生产与应用的一些西方经济发达国家对SRD的研究开发起步较早并已取得显著成效产品功率等级从10W到数MW成功应用于车辆驱动机械冶金航空纺织家电等诸多行业发挥着其特

3、有的优势冃前我国对SRD的研发也已经从实验室进入产业化牛产与推广应用阶段图2上图SRM及其控制器1SRD的组成和工作原理1.1组成SRM功率变SRD通常由开关磁阻电动机换器控制器和转子位置检测器四大部分组成见图1而SRD产品则一般由电动机和控制器两人件组成位置检测器安装在电动机内控制器则兼有控制与功率变换功能见图2下图SRM的定子和转子1.2SRD各部件的结构及工作原理121SRD的结构SRM是开关磁阻电动机调速系统屮实现机与电能量转换的部件也是SRD区别于其它电动机调速系统的主要标志SRM系双凸极可变磁阻电动机即转子定子的电极都是凸起的显极结构缺少谦虚就是缺少见识富

4、兰克林111江苏纺织JIANGSUTEXTILETECHNOLOG定转子均由硅钢片冲片叠压而成9定子凸极上嵌有集中绕组而转子上既无绕组也无恒磁体0SRM可设计成各种不同的相数9如单相两相三相四相等9相数越多9步距角越小9有利于减小转矩脉动9但功率变换电路所用电力电子器件就越多9成本相对就高0由于单相两相的SRM难于自起动9故实用的开关磁阻电动机多以三相四相为主0同一相的SRM还可以有不同的定转子凸极数9如三相可设计成6/4结构9即定子6个凸极转子4个凸极9还可以设计成12/8结构9即定子12个凸极转子8个凸极等0见图30图3三相6/4结构及三相12/

5、8结构SRM示意图1.2.2SRD的工作原理图4为四相8/6结构SRM电机剖面及驱动原理示意图0图屮定子8个凸极屮9空间位置对称的两个极绕组联成一相9图中仅画出其中A相绕组及其驱动电路0开关磁阻电动机调速系统的命名实际上已道岀了其工作原理OSRM的运行原理遵循物理学屮的C最小磁阻原理$,即磁路总是力图沿磁阻最小的路径闭合9C磁阻$变化是SRM输出转矩产生的根源9而C开关$则是指切换通电相序的电子开关0众所周知9铁磁性物质的磁导率耍比空气大得多9因此铁芯线圈磁路中如果包含空气隙9气隙部分的磁阻当然要比铁芯部分人得多9一旦给线圈通电9就会产生使气隙减小的磁拉力0大家熟悉的

6、接触器就是典型的例子I初始状态9衔铁与铁芯Z间有较大气隙9一旦线圈通电9衔铁在磁拉力作用下与铁芯吸合带动触点动作9气隙减至最小9磁路的磁阻变为最小0再看图41定子D-D9凸极与转子1-19凸极错位9气隙大磁路磁阻大9当D相绕组通电励磁9转子必作逆吋针方向转动9使其凸极1-19的轴线向定子凸极D-D9的轴线靠拢，使气隙最小磁路磁阻最小0然而一旦两轴线重合9磁拉力将为零0故1-19轴线接近D-D9轴线的适当角度时就必须关断D相电子开关9切断D相绕组电源9同时接通A相电子开关S1S29转子凸极2-29轴线将会向定子凸极A-A9轴线靠拢,形成使转子继续逆时针旋转的磁拉力

7、,同样在2-29轴线接近A-A9轴线适当角度关断S1S29VD1VD2将提供续流回路9能量将回馈电源0由图四还可以看出9控制电子开关按D-A-B-C的顺序通电9转子将作逆时针方向旋转9反之9如控制电子开关按B-A-D-C的顺序通电9则转子将作顺时针方向旋转0通过控制加在相绕组端电压的高低相电流的大小及控制电子开关的导通角关断角9即可控制开关磁阻电动机的转速与转矩0图4四相8/6结构SRM及功率变换电路示意图只画岀其屮一相1.3SRD的特点开关磁阻调速电动机Z所以能在调速系统中异军突起9主要是因为其卓越的性能9现简介于下11.3.1电机结构简单