5.1　开关磁阻电机的结构原理

5.1.1　开关磁阻电机的特点

开关磁阻电机（SRM）的基本结构如图2-37所示。开关磁阻电机的功率密度高，转矩-转速特性好，有较高的启动转矩和较低的启动功率，效率可以达85%～93%；转矩、转速在较宽的转速范围内，可灵活地控制，调速控制较简单，最高转速可以达15000r/min；具有结构简单坚固、可靠性高、重量轻、成本低、效率高、温升低、易于维修等诸多优点。而且它具有直流调速系统的可控性好的优良特性，同时适用于恶劣环境，非常适合作为电动汽车的驱动电机使用。

图2-37　开关磁阻电机的基本结构

5.1.2　开关磁阻电机本体

开关磁阻电机本体采用定子、转子双凸极结构，单边励磁，即只有定子凸极采用集中绕组励磁，而转子凸极上既无绕组也无永磁体；定子、转子都由硅钢片叠压而成；定子绕组径向相对的极串联，构成一相，其结构原理如图2-38所示。开关磁阻电机的定子和转子结构如图2-39所示。开关磁阻电机的定子和转子相数不同，有多种组合方式，最常见的有三相6/4极结构、三相6/8极结构及三相12/8极结构，如图2-40所示。

图2-38　开关磁阻电机的结构原理

图2-39　开关磁阻电机的定子和转子结构

1—转子凸极；2—定子凸极绕组；3—定子

图2-40　开关磁阻电机的几种组合方式

三相6/4极结构表明电机定子有6个凸极，转子有4个凸极，在定子相对称的两个凸极上的集中绕组互相串联，构成一相，相数=定子凸极数/2。转子上没有绕组，定子上有6个凸极的叫作3相开关磁阻电机，定子上有8个凸极的叫作4相开关磁阻电机。相数越多，步进角越小，运转越平稳，越有利于减小转矩波动，但控制越复杂，以致主开关器件增多和成本增加。步进角的计算方法：步进角=360°×2/（定子极数×转子极数），如四相8/6极电机，其步进角=360°×2/（8×6）=15°。低于三相的开关磁阻电机通常没有自启动能力。目前应用较多的是三相、四相和五相结构。

如图2-41所示为几种开关磁阻电机的定子和转子结构的剖面示意图。

图2-41　几种开关磁阻电机的定子和转子结构的剖面示意图

5.1.3　转子位置传感器

转子位置传感器包括霍尔式、电磁式、光电式和磁敏式多种，常设置在电机的非输出端。如图2-42所示为开关磁阻电机传感器的位置。

光电式位置检测器由齿盘与光电传感器组成。齿盘截面与转子截面相同，装在转子上，光电传感器装在定子上。当磁盘随转子转动时，光电传感器检测到转子齿的位置信号。

转子位置检测器的检测原理如图2-43所示。其中图2-43（a）所示是一个四相8/6极电机的位置检测器的结构，它只设置S_P与S_Q两个传感器，它们空间相差15°，磁盘上有间隔30°的6个磁槽，检测到的基本信号如图2-43（b）所示。

图2-42　开关磁阻电机传感器的位置

1—传感器；2—齿盘

图2-43　转子位置检测器的检测原理

5.1.4　开关磁阻电机的转动原理

由图2-38可知，当A相绕组电流控制开关K₁、K₂闭合时，A相通电励磁，所产生的磁场力图使转子旋转至转子极轴线a-a'与定子极轴线A-A'的重合位置，从而产生磁阻性质的电磁转矩。如果顺序给A、B、C、D相绕组通电，则转子就按逆时针方向连续转动起来；如果依次给B、A、D、C相绕组通电，则转子会沿着顺时针方向转动。在多相电机的实际运行中，也经常出现两相或两相以上绕组同时导通的情况。当某一相中的定子绕组轮流通电一次时，转子转过一个转子极距。