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开关磁阻电机及其控制系统基本说明

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开关磁阻电机及其控制系统基本说明

发布日期:2014-12-10 00:00 来源:http://www.cizudianji.cn 点击:

  我国对开关磁阻电动机调速系统的研究与试制起步于20世纪80年代,目前取得了从基础理论到设计制造技术多方面的成果与进展。迄今为止,已有十余家单位推出不同性能、不同用途的几十个系列和规格的产品,应用于油田、纺织、冶金、机械、运输等行业的数十种生产机械和交通工具中。


  但由于此种电机技术复杂,而我国从事此种电机研究的人员少、实际设计和应用人才少,加之国内过这种电机的理解和认识还不够深入,因此,还没有到普及的程度。然而,其划时代的优越性能决定了开关磁阻电机全面进入各种应用领域是必然的,只是个时间问题。


  三、开关磁阻电机的基本结构和原理


  1、开关磁阻电机基本结构


  开关磁阻电机是开关磁阻电机调速系统的执行单元,它的结构和工作原理与传统交直流电机有着根本的区别,其主要结构分为五个部分,分别为定子、转子、结构件、位置传感部分、散热结构部分。


  定子部分主要包括定子铁芯、绕组、槽楔、绝缘材料、电机引线等;转子部分包括轴、转子铁芯;结构件主要包括机壳、端盖、轴承盖、轴承、接线盒、接线柱、吊环等;位置传感部分包括位置传感器、导磁盘、信号线、密封结构等;散热部分包括风叶、风罩等。

  

  2、开关磁阻电机基本工作原理


  以12/8极三相开关磁阻电机为例,上图2表示该电机的横切面和一相电路的原理示意图,Sl、S2是电子开关,Dl、D2是二极管,Us是直流电源。它的定子和转子为双凸极结构,极数互不相等,定子绕组可根据需要采用串联、并联或串并联结合的形式在相应的极上得到径向磁场,转子由硅钢片叠片构成,无绕组,转子带有位置检测器以提供转子位置信号,使定子绕组按一定的顺序通断,保持电机的连续运行。电机磁阻随着转子磁极与定子磁极的中心线对准或错开而变化,因为电感与磁阻成反比,当转子磁极在定子磁极中心线位置时,相绕组电感最大,当转子极间中心线对准定子磁极中心线时,相绕组电感最小。


  当定子A相磁极轴线OA与转子磁极轴线Oa不重合时,如图3,开关S1、S2闭合,A相绕组通电,电动机内建立起以OA为轴线的径向磁场,磁通通过定子轭、定子极、气隙、转子极、转子轭等处闭合。通过气隙的磁力线是弯曲的,此时磁路的磁导小于定、转子磁极轴线重合时的磁导,因此,转子将受到气隙中弯曲磁力线的切向磁拉力产生的转矩的作用,使转子逆时针方向转动,转子磁极的轴线Oa向定子A相磁极轴线OA趋近。


  当OA和Oa轴线重合时,如图2,转子已达到平衡位置,即当A相定、转子极对极时,切向磁拉力消失,转子不再转动。此时断开A相开关S1、S2,闭合B相开关,建立以B相定子磁极为轴线的磁场,电动机内磁场沿顺时针方向转过30°,转子在磁场磁拉力的作用下继续沿着逆时针方向转过15°,转子磁极的轴线Ob向定子B相磁极轴线OB趋近,如图4。依此类推,定子绕组A-B-C三相轮流通电一次,转子逆时针转动了一个转子极距δr,对于三相12/8极开关磁阻电机,δr=360°/8=45°。


  可见,连续不断地按A-B-C-A的顺序分别给定子各相绕组通电,电动机内磁场轴线沿A-B-C-A的方向不断移动,转子沿A-C-B-A的方向逆时针旋转。如果按A-C-B-A的顺序给定子各相绕组轮流通电,则磁场沿着A-C-B-A的方向转动,转子则沿着与之相反的A-B-C-A方向顺时针旋转。


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