浅谈电动汽车电机-开关磁阻电机(SRM)

发布：andyo7 来源：

PostTime：6-5-2024 15:14

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开关磁阻电机（SRM）是一种磁阻转矩驱动的直流电机，具有结构简单、坚固耐用、高速性能好、成本低等优点。它也面临着噪音水平高、转矩波动会造成噪音污染、控制复杂、电机较重 ... ...

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开关磁阻电机（SRM）是一种磁阻转矩驱动的直流电机，具有结构简单、坚固耐用、高速性能好、成本低等优点。它也面临着噪音水平高、转矩波动会造成噪音污染、控制复杂、电机较重等挑战。 1 开关磁阻电机（SRM）简介     开关磁阻电机 (SRM) 是一种磁阻转矩驱动的直流电机。与大多数有刷直流电机不同的是，它将功率输送到定子（外壳）绕组，而不是转子。它通过在定子绕组之间切换直流电来模拟交流电机的行为。 开关磁阻电机 SRM 又称可变磁阻电机，由于其结构简单、坚固耐用，在电动汽车和风能系统等工业应用中越来越受到关注。与感应电动机、永磁同步电动机和无刷直流电动机等其他类型的电动机相比，开关磁阻电动机具有更高的效率、可靠性、高容错性、高恒功率速比（CPSR）和耐高温性。 2 SRM的结构     定子与转子 SRM 由定子和转子铁芯组成，定子和转子铁芯由叠层钢片组成。线圈直接绕在定子齿上，或者绕在线轴上，然后插入定子齿中，以获得更高的线圈填充系数。如下图所示，带有突出磁极的转子与磁铁和绕组分离。 就定子极数而言，定子的极数约为 6 至 8 个。但相对于定子，转子的极数较少。转子极数为 4 至 8 个。 通过增加极数，我们可以获得较低的电机旋转角度。转子轴上安装有位置传感器。位置传感器通过控制电路确定转子的位置。 控制电路 控制电路始终收集转子位置的信息，并根据这些信息由控制器驱动电机运转。 直流输入连接驱动电路，输出连接至电机。转子传感器的反馈线连接到控制器电路，提供转子相对于参考轴的位置。 最后，控制器收集所有信息，并据此向驱动定子产生相应磁场。控制器还监控电机电流，以保护电机免受内部和外部故障的影响。 3 SRM的工作原理     开关磁阻电机的工作原理很简单，转子的最小磁阻部分试图与定子磁场对齐。因此，转子中会产生磁阻转矩。 在自然界中，无论是流体、电流还是磁场，它们都喜欢流经阻力最小的路径。这就是开关磁阻电机的基本工作原理。之所以称之为开关式，是因为一旦定子和转子的磁极对准，它就会迅速切换到下一个相位，这样转子就会一直追随被激励的相位，转子中会产生磁阻转矩。 为了更好地理解SRM工作过程，如下图 现在，A 相断电，B 相通电。然后转子轴 bb' 转向定子轴 BB'。按图顺时针方向移动。通过改变电机的极性，我们可以轻松地使电机反转。由于磁阻从最大值变为最小值，因此会产生转矩。 转子的运动取决于极数，在上图中，每次给一个相位通电，就能获得 30 度的旋转。在这里，扭矩只是转子的运动。当轴到达 BB' 位置时。就没有扭矩了。 现在，B 相关闭，C 相开启。转子轴 aa'与定子轴 cc'对齐，从而产生扭矩。转子继续旋转 30 度。 再次关闭 C，保持 A。电机继续运行。在这里，您可以观察到电机在自转。因此，开关磁阻电机是自启动电机。 4 开关磁阻电机的主要优势     结构简单,坚固耐用：由于没有电刷、滑环、永久磁铁或转子绕组，开关磁阻电机的设计更加坚固耐用。这种坚固性使电机可以在极端环境中使用，并确保电机的使用寿命。比其他类型的电机更易于维护。 高速性能好：SRM 能够达到非常高的转速，主要受转子机械应力的限制，在需要高转速的应用中具有显著优势。 成本效益高：与其他类型的电机相比，SRM 设计简单，制造成本较低。缩短制造时间 效率高：SRM 通常具有较高的效率，尤其是在高速和高负载的情况下。 散热能力更强：由于损耗主要发生在定子，通风更容易。 功率密度高，重量更轻，电机复杂性低。 5 开关磁阻电机的主要劣势和挑战     噪音水平高，在中高速运行时，转矩波动会造成噪音污染 由于没有永磁体，定子相绕组需要承受较大的磁化电流。 需要外部转子位置传感器； 由于转矩与电流和转子位置之间的非线性关系，开关磁阻电机的控制更为复杂。 电机质量较重； SRM 驱动器不能直接由交流或直流电源供电； 在高速运行时，电机会产生谐波，为了减少谐波，我们需要安装更大尺寸的电容器。 6 SRM的未来发展方向

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