詹瓊?cè)A（華中理工大學(xué)）

    【摘  要】根據(jù)國(guó)外有關(guān)資料，介紹開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)近年的發(fā)展動(dòng)向和應(yīng)用概況。與變頻異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)相比，開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有著廣闊的應(yīng)用前景。

    【敘  詞】磁阻電動(dòng)機(jī)開關(guān)／驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展應(yīng)用動(dòng)向

    開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(srd)近年有較大的發(fā)展。本文根據(jù)文獻(xiàn)[l]及其他有關(guān)資料對(duì)srd的****動(dòng)向作一個(gè)綜合介紹。

    我曾經(jīng)介紹過（見文獻(xiàn)[2]）srd系統(tǒng)是一種新型無(wú)刷驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。它主要由3部分組成：帶有位置檢測(cè)的電動(dòng)機(jī)、功率變換器和控制器。

    sr電動(dòng)機(jī)由普通電工鋼片疊翩的凸極定子和安裝有某種位置檢測(cè)器的凸極轉(zhuǎn)子組成。從磁拉力產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩角度看．sr電動(dòng)機(jī)可以看成大步距角的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。從利用位置檢測(cè)器反饋信號(hào)控制定子繞組中電流換相的角度看．sr電動(dòng)機(jī)與無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)相似。但是實(shí)質(zhì)上它們不盡相同，sr電動(dòng)機(jī)有它自己的特點(diǎn)：

    a．srd是閉環(huán)控制，繞組中的電流是單極性的。

    b．每相繞組的電路是獨(dú)立的。

    c．srd的特勝和可控性可以等效于直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

    srd系統(tǒng)的突出優(yōu)點(diǎn)在于：高單位體積輸出；在很寬的轉(zhuǎn)矩／速度范圍內(nèi)的高效率；高的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和究廣的調(diào)速范圍；快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)；堅(jiān)實(shí)的結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)單可靠的功率開關(guān)線路；可編程運(yùn)行；較好的熱特性以及制造成本低。

    目前，sr電動(dòng)機(jī)應(yīng)用場(chǎng)合和銷售市場(chǎng)有：家用電器（如食物處理器）、通用工業(yè)、伺服與調(diào)速系統(tǒng)、牽引電機(jī)、高速電機(jī)（如紡紗機(jī)和離心機(jī)）以及汽車輔助設(shè)備等。轉(zhuǎn)矩范圍為0. 01～10anm，功率范圍是從10w（在10000r/min時(shí)）到5mw(在50r/min時(shí))。速度達(dá)100000r/min。

    ge公司的航空發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速48000r/nun．brothor公司擁有的特殊紡織機(jī)轉(zhuǎn)速可高達(dá)100000r/min。

    實(shí)際上，多數(shù)srd驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速范圍為1500～1800r/min。它適合于目前采用50hz或60hz供電的有源逆變器型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的用戶。轉(zhuǎn)速在750～3000r/min范圍的srd系統(tǒng)適合于傳統(tǒng)直流電機(jī)系統(tǒng)的用戶。這說明srd系統(tǒng)中多數(shù)仍作為需要4象限運(yùn)行的一般用途的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

    另外，srd系統(tǒng)還有其它的應(yīng)用領(lǐng)域。例如，用于需要較長(zhǎng)起動(dòng)時(shí)間(30nun)的大型離心機(jī)，用于高速場(chǎng)合的高轉(zhuǎn)速sr電動(dòng)機(jī)，工業(yè)用速度調(diào)節(jié)器，它可以在取消變速箱情況下，使傳動(dòng)比達(dá)到20:1．同時(shí)獲得接近于伺服系統(tǒng)隧能的整體效益。還可用于12v的汽車輔助設(shè)備中，它顯示出超出永磁電機(jī)的大功率和高效率的優(yōu)勢(shì)，并避免了發(fā)電機(jī)高速時(shí)的的換相延遲和功率控制時(shí)的錯(cuò)誤鎖定。

    圖1是一臺(tái)通用型sr電動(dòng)機(jī)的典型特性，它是一臺(tái)中心高132mm的tef-c電機(jī)的測(cè)試結(jié)果。可以看出，sr電機(jī)在所有轉(zhuǎn)速下，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩都高于感應(yīng)電機(jī)；它不需額外冷卻條件，在很大的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)保持滿載轉(zhuǎn)矩；在所有轉(zhuǎn)速下，都有足夠的過載轉(zhuǎn)矩以及在堵轉(zhuǎn)和低速時(shí)具有很大的備用轉(zhuǎn)矩；很容易得到高達(dá)4:1或5:1的恒功率區(qū)；在很多情況下，由于低速性能的差別使得sr電機(jī)可以比感應(yīng)電機(jī)小一到兩個(gè)機(jī)座號(hào)。

    該電機(jī)是英國(guó)在1988年后設(shè)計(jì)制造的第2代產(chǎn)品，功率從原來(lái)7. 5kw(1500r/min)提高到10kw (1500r/min)的sr電動(dòng)機(jī)。從圖中可看出srd系統(tǒng)可在較寬廣的運(yùn)行區(qū)域內(nèi)獲得高效率。這一重要特性在圖2中表示的更加清楚。該圖示出了同一臺(tái)被試電機(jī)在全部運(yùn)行區(qū)域的等效率曲線。結(jié)果清楚表明，在轉(zhuǎn)速偏離額定值百分之三十的范圍內(nèi)，任何轉(zhuǎn)矩值下的效率仍可維持在百分之七十五。高的能量利用與短的回饋時(shí)間使sr電機(jī)有很寬廣的應(yīng)用場(chǎng)合，其中包括風(fēng)機(jī)、泵、壓縮機(jī)傳動(dòng)（這些傳動(dòng)占全部工業(yè)用電量的一半）。圖3示出在同樣的風(fēng)機(jī)型負(fù)載下，第1代、第2代sr電機(jī)與逆變器型標(biāo)準(zhǔn)的感應(yīng)電動(dòng)杌、帶逆變器的高效型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)及渦流耦合器的速度效率特性的比較。系統(tǒng)額定功率為22kw。這種高效率