5.1　開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的結(jié)構(gòu)原理

5.1.1　開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的特點(diǎn)

開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)（SRM）的基本結(jié)構(gòu)如圖2-37所示。開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的功率密度高，轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性好，有較高的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和較低的啟動(dòng)功率，效率可以達(dá)85%～93%；轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速在較寬的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，可靈活地控制，調(diào)速控制較簡(jiǎn)單，最高轉(zhuǎn)速可以達(dá)15000r/min；具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單堅(jiān)固、可靠性高、重量輕、成本低、效率高、溫升低、易于維修等諸多優(yōu)點(diǎn)。而且它具有直流調(diào)速系統(tǒng)的可控性好的優(yōu)良特性，同時(shí)適用于惡劣環(huán)境，非常適合作為電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)使用。

5.1.2　開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)本體

開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)本體采用定子、轉(zhuǎn)子雙凸極結(jié)構(gòu)，單邊勵(lì)磁，即只有定子凸極采用集中繞組勵(lì)磁，而轉(zhuǎn)子凸極上既無(wú)繞組也無(wú)永磁體；定子、轉(zhuǎn)子都由硅鋼片疊壓而成；定子繞組徑向相對(duì)的極串聯(lián)，構(gòu)成一相，其結(jié)構(gòu)原理如圖2-38所示。開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)如圖2-39所示。開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子相數(shù)不同，有多種組合方式，最常見(jiàn)的有三相6/4極結(jié)構(gòu)、三相6/8極結(jié)構(gòu)及三相12/8極結(jié)構(gòu)，如圖2-40所示。

三相6/4極結(jié)構(gòu)表明電機(jī)定子有6個(gè)凸極，轉(zhuǎn)子有4個(gè)凸極，在定子相對(duì)稱(chēng)的兩個(gè)凸極上的集中繞組互相串聯(lián)，構(gòu)成一相，相數(shù)=定子凸極數(shù)/2。轉(zhuǎn)子上沒(méi)有繞組，定子上有6個(gè)凸極的叫作3相開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)，定子上有8個(gè)凸極的叫作4相開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)。相數(shù)越多，步進(jìn)角越小，運(yùn)轉(zhuǎn)越平穩(wěn)，越有利于減小轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，但控制越復(fù)雜，以致主開(kāi)關(guān)器件增多和成本增加。步進(jìn)角的計(jì)算方法：步進(jìn)角=360°×2/（定子極數(shù)×轉(zhuǎn)子極數(shù)），如四相8/6極電機(jī)，其步進(jìn)角=360°×2/（8×6）=15°。低于三相的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)通常沒(méi)有自啟動(dòng)能力。目前應(yīng)用較多的是三相、四相和五相結(jié)構(gòu)。

如圖2-41所示為幾種開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。

5.1.3　轉(zhuǎn)子位置傳感器

轉(zhuǎn)子位置傳感器包括霍爾式、電磁式、光電式和磁敏式多種，常設(shè)置在電機(jī)的非輸出端。如圖2-42所示為開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)傳感器的位置。

光電式位置檢測(cè)器由齒盤(pán)與光電傳感器組成。齒盤(pán)截面與轉(zhuǎn)子截面相同，裝在轉(zhuǎn)子上，光電傳感器裝在定子上。當(dāng)磁盤(pán)隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，光電傳感器檢測(cè)到轉(zhuǎn)子齒的位置信號(hào)。

轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器的檢測(cè)原理如圖2-43所示。其中圖2-43（a）所示是一個(gè)四相8/6極電機(jī)的位置檢測(cè)器的結(jié)構(gòu)，它只設(shè)置S_P與S_Q兩個(gè)傳感器，它們空間相差15°，磁盤(pán)上有間隔30°的6個(gè)磁槽，檢測(cè)到的基本信號(hào)如圖2-43（b）所示。

5.1.4　開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理

由圖2-38可知，當(dāng)A相繞組電流控制開(kāi)關(guān)K₁、K₂閉合時(shí)，A相通電勵(lì)磁，所產(chǎn)生的磁場(chǎng)力圖使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)至轉(zhuǎn)子極軸線(xiàn)a-a'與定子極軸線(xiàn)A-A'的重合位置，從而產(chǎn)生磁阻性質(zhì)的電磁轉(zhuǎn)矩。如果順序給A、B、C、D相繞組通電，則轉(zhuǎn)子就按逆時(shí)針?lè)较蜻B續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)；如果依次給B、A、D、C相繞組通電，則轉(zhuǎn)子會(huì)沿著順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。在多相電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行中，也經(jīng)常出現(xiàn)兩相或兩相以上繞組同時(shí)導(dǎo)通的情況。當(dāng)某一相中的定子繞組輪流通電一次時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)轉(zhuǎn)子極距。