在講述開關磁阻電機市場應用之前，熱心同行建議先講一下開關磁阻電機的工作原理和特點，這樣更便于理解市場應用，為這個建議點贊。本篇将講述一下開關磁阻電機的結構和工作原理。

開關磁阻電動機有兩個基本特征： 1）開關性， 開關磁阻電動機必須工作在一種連續的開關模式； 2）磁阻性， 開關磁阻電機為雙凸極可變磁阻電機， 它的結構原則是轉子旋轉時磁路的磁阻要有盡可能大的變化。其實常用的永磁電機由于轉子上嵌入了永磁體，也造成了轉子凸級磁阻變化，因而永磁電機的轉矩中也包含了磁阻轉矩，但是磁阻轉矩在永磁電機中占比不大，所以一般忽略了這種轉矩成分。

一、開關磁阻電機本體結構

開關磁阻電機的定、 轉子的凸極均由普通矽鋼片疊壓而成，這種加工工藝可盡可能地減小電機的渦流及磁滞損耗。轉子極上既沒有繞組也沒有永磁體，更沒有換向器、滑環等， 定子極上繞有集中繞組， 徑向相對的兩個繞組串聯構成一相， 電機整體結構簡單。

圖 2 開關磁阻電機的工作原理

假設開關磁阻電機轉子在圖示位置時，開關 S1、S2 合上， A 相繞組通電，該相通過直流電源 E 進行勵磁，電機内将建立起以 OA 為軸線的徑向磁場，磁通通過定子轭、定子極、氣隙、轉子極、轉子轭等處閉合。通過氣隙的磁力線是彎曲的，此時磁路的磁阻大于定、轉子磁極軸線重合時的磁阻，因此，轉子将受到氣隙中彎曲磁力線的切向磁拉力産生的轉矩的作用，使得轉子磁極的軸線 Oa 向定子 A 相磁極軸線 OA 運動，并受到該方向的力矩作用，即逆時針方向。等Oa運動到與OA軸線重合，磁阻最小，A相将不再産生轉矩，此時應換一相導通，比如B相，則轉子将逆時針轉動另一個步進角。如果連續不斷地按 A－B－C的順序分别給繞組通電，則電機轉子會逆着勵磁順序以順時針方向連續旋轉。反之，依次給C－B－A相通電，則電機會順時針方向轉動。開關磁阻電機的轉向與相繞組的電流方向無關，隻取決于相繞組通電的順序。

圖3 開關磁阻電機運行示意圖

三、開關磁阻電機特點

開關磁阻電機在近20年來日益得到關注，正是因為其特點明顯，優點與缺點同樣突出，先說說優點。

1.系統效率高、節能效果好：在寬廣的調速和功率範圍内，開關磁阻電機整體比異步電動機變頻調速系統效率高，在低速或輕載工作的狀态下效率能夠高10% 以上;與齒輪電機減速、二級皮帶輪減速、電磁調速等系統相比，開關磁阻調速電機節電效果更明顯。

2.起動轉矩大，起動電流小：開關磁阻電機系統從電源側吸收較少的電流，在電動機側可得到較大的起動轉矩，起動轉矩達額定轉矩的200% 時、起動電流僅為額定電流的30%，比之交流電動機的300% 電流獲得100% 的轉矩的性能，優勢非常明顯，特别适合于那些需要重載起動、負載變化明顯、頻繁起停的場合。

3.調速範圍廣，低速下可長期運行。由于開關磁阻電機效率高，在低速下的溫升程度比額定工況時要低，不存在變頻調速低速運行下電動機發熱問題。此外，開關磁阻電機最高轉速不會像交流電動機那樣受極數的限制，可以靈活地設定最高轉速。

4.電機可頻繁起停，頻繁正、反轉：開關磁阻電機四象限運行控制靈活，在有制動單元及制動功率滿足要求的情況下，起停及正反轉切換可達每小時幾百次以上。

5.缺相與過負載時仍可工作：出現電源缺相、電動機或控制器任一相出現故障時，開關磁阻調速電機輸出功率減小，但仍然可以運行，當系統超過額定負載120% 以上時，轉速隻會下降，而不會燒毀電動機和控制器。

6.功率器件控制錯誤不會引起短路：開關磁阻電機調速系統的上下橋臂功率器件和電機的繞組串聯，不存在發生功率器件控制錯誤導緻短路而燒毀的現象， 變頻器的主電路上下橋臂直接串聯，存在由于幹擾或導通錯誤導緻母線直接短路的可能性。

然而，上帝是公平的，目前的電機都是優缺點并存，任何一種電機都無法取代其它所有類型的電機，開關磁阻電機也具有以下缺點：

1.轉矩脈動：開關磁阻電機工作在脈沖供電方式中，瞬時轉矩脈動大，轉速很低時，步進狀态明顯，而且由于其本身的非線性，導緻轉矩控制困難。盡管目前研究SRD直接轉矩控制技術等文章較多，但仍難以實現轉矩的精确控制，在伺服等精密控制場合，SRD與其它類型電機相比不具有優勢。

2.噪聲：開關磁阻電機相繞組輪流導通，徑向力導緻定子變形，換相時更明顯，電機噪聲大，減小振動和噪聲是重要的研究課題，很多科研人員正在從電磁參數設計和調速方法以及電機結構幾方面進行研究加以改進，但現在與其它電機相比，仍然噪聲偏大。

3.位置檢測器：位置檢測器使得結構簡單的開關磁阻電機變得遜色，降低了系統可靠性，因此探索實用的無位置檢測器的檢測方案是十分有必要的。目前國内外研究較多的是用定子繞組的瞬态電感信息來實現無位置檢測器方案，但距實際應用還待進一步深入研究。

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