磁阻電機原理及講解

磁阻電機，一種連續運行的電氣傳動裝置，其結構及工作原理與傳統的交、直流電動機有很大的區別。它不依靠定、轉子繞組電流所產生磁場的相互作用而產生轉矩，而是依靠“磁阻最小原理”產生轉矩。

所謂“磁阻最小原理”，即：“磁通總是沿着磁導最小的路徑閉合，從而產生磁拉力，進而形成磁阻性質的電磁轉矩”和“磁力線具有力圖縮短磁通路徑以減小磁阻和增大磁導的本性”。

此類電機是利用磁阻（magnetic reluctance），也被稱為磁電阻（magnetic resistance）讓電機產生旋轉運動，就像電路那樣，磁路中的磁通總是要沿着磁阻最小的路徑閉合。

凸極率是轉子疊片設計的直接結果，疊片的衝制用來切割出電機的等效氣隙形狀以控制磁通路徑，衝制工藝還對d軸和q軸電感隨着磁化電流變化而變化產生影響。由於衝制工藝增加了等效氣隙，需要更大的勵磁電流，導致功率因數cosφ. 變得更差。

磁阻電機的工作原理

磁阻電動機是利用磁阻最小原理，也就是磁通總是沿磁阻最小的路徑閉合，利用齒極間的吸引力拉動轉子旋轉。為方便分析磁路，我們把相對的相分別標為a、b、c相，各相線圈由開關控制電流通斷，約定轉子啟動前的轉角為0度。

為了使轉子繼續轉動，在轉子轉到30度前已切斷A相電源在30度時接通B相電源，磁通從最近的轉子齒極通過轉子鐵芯，於是轉子繼續轉動，磁力一直牽引轉子轉到60度為止。

在轉子轉到60度前切斷B相電源在60度時接通C相電源，磁通從最近的轉子齒極通過轉子鐵芯，轉子繼續轉動，磁力一直牽引轉子轉到90度為止。

當轉子轉到90度前切斷C相電源，轉子在90度的狀態與前面0度開始時一樣，重複前面過程，接通A相電源，轉子繼續轉動，這樣不停的重複下去，轉子就會不停的旋轉。

磁阻電機的結構

磁阻電機在轉子旋轉時，磁路的磁阻要有儘可能大的變化。所以，該電動機的定、轉子均採用雙凸極結構，並用硅鋼片疊制而成。在每個定子磁極上都裝有簡單的集中繞組，並把徑向相對的兩個定子磁極上的繞組以串聯或並聯的方式構成一相。

在轉子上無任何繞組，也無永磁體。按照電動機的相數，可分為奇數相和偶數相。按照電動機的磁路結構，可分為兩極型長磁路結構和四極型短磁路結構。按照電動機的通電勵磁模式，有單相勵磁和多相勵磁之分。

電機轉子無永磁體，允許較高的温升。由於繞組均在定子上，電機容易冷卻。效率高，損耗小。轉矩方向與電流方向無關，只需單方相繞組電流，每相一個功率開關，功率電路簡單可靠。轉子上沒有電刷，結構堅固，適用於高速驅動。

磁阻電機的應用

近年來磁阻電機的應用和發展取得了明顯的進步，已成功地應用於電動車驅動、通用工業、家用電器和紡織機械等各個領域，功率範圍從10W～5MW，最大速度高達100000 r/min。

1、磁阻電機電動車應用

磁阻電機最初的應用領域就是電動車。目前電動汽車和電動自行車的驅動電機主要有永磁無刷及永磁有刷兩種，然而採用開關磁阻電機驅動有其獨特的優勢。當高能量密度和系統效率為關鍵指標時，開關磁阻電機變為首選對象。

2、磁阻電機紡織工業應用

近十年來我國紡織機械行業的機電一體化水平有了較明顯的提高，在新型紡織機械上普遍採用了機電一體化技術。這項技術的內容包含了先進的信息處理和控制技術，即以計算機為核心，有PLC、工控機、單片機等組成的控制系統先進的驅動技術，有變頻調速，交流伺服，步進電機等檢測傳感技術和執行機構精密機械技術等。

3、磁阻電機焦炭工業應用

磁阻電機因其啟動力矩大、啟動電流小，可以頻繁重載啟動，無需其他的電源變壓器，節能，維護簡單，特別適用於礦井輸送機、電牽引採煤機及中小型絞車等。

我國研製成功110kW的開關磁阻電機用於矸石山絞車、132kW的開關磁阻電機用於帶式輸送機拖動，良好的啟動和調速性能受到工人們的歡迎。我國還將開關磁阻電機用於電牽引採煤機牽引，運行試驗表明新型採煤機性能良好。此外還成功地將開關磁阻電機用於電機車，提高了電機車運行的可靠性和效率。

4、磁阻電機在家電行業的應用

磁阻電機的發展狀況

眾所周知，磁阻電機驅動系統是一種高效的電機系統，其綜合性能超越以往各種傳統電機，效率、性能、數字智能化控制等方面，都具有不可比擬的優勢，而且在某些特定領域如15萬轉以上的超高速領域具有無可替代性。但是，另一方面，為什麼這一優秀的動力產品在我國沒有真正普及呢本文將系統的回答這一問題。

一、磁阻電機的技術狀態

和大部分圈外人士所認識的不同，不同於變頻電機，磁阻電機驅動系統的技術極其複雜而體系。其中電機本體的電磁計算和結構工藝技術，可以説是所有電機裏面最複雜的，至今在我國沒有合理的動態數學模型用來揭示其複雜的內部微觀特性，也就是説開關磁阻電機典型的非線性特徵，難於具體把握。

總體而言，我們可以簡單的根據技術狀態，把開關磁阻電機一分為二，一是普通基礎技術產品，一是高精度技術產品。所謂普通基礎技術產品，就是依據其根本原理，而研究、產生的最基礎的產品，就像第一代計算機，粗大笨重、精度差、計算速度慢。

高精度技術產品則不然，其從電機設計、工藝、控制技術等各個環節，都採用科學開發模式和先進技術，並使用高精度加工設備和工藝，針對各個應用設備的細節特性而具體設計