在上海有色网(SMM)主办的2021中国国际电机产业链年会上,山东艾磁驱动科技有限公司创始人/总经理于可浩介绍了开关磁阻电机的特性、兴起和应用,他表示,最近5年以来,我国开关磁阻电机产品日趋成熟,尤其在工业领域,应用迅速增长。研究和产业化都取得了长足进步。 但是先进算法和精确电磁计算仍然落后。
认识开关磁阻电机---特性鲜明 堪称优秀
开关磁阻电机的转动由于运用了“磁通总是安磁阻最小路径闭合而产生磁拉力,而磁拉力拉动电机转子旋转”的磁阻最小原理,故称为磁阻电机,又由于其线圈电流通断、磁通状态直接受控制器的电子开关(比如IGBT)控制,故称为开关磁阻电机。可见,开关磁阻电机是一种控制类电机系统,它的调速不是通过改变电源频率来进行的,因此它不属于变频调速系统的电机。
技术特性: 全转速区、低速区(超低速区)、不同负载下系统效率高。
技术特性:峰值扭矩宽 ,额定转速内任一速度点都可以获得额定和峰值扭矩
技术特性--空载、轻载电流小,损耗小
技术特性: 全转速区 不同负载下电流和负载(扭矩)关系良好
开关磁阻电机的峰值扭距输出能力明显优于永磁电机系统超低速区效率:开关磁阻电机超过无刷约10%。
技术特性: 其它几个非常重要的特性
高速、超高速特性优异恒功率区拓展性优异几千、几万、几十万转;
负载下,低电流大扭矩启动彻底的软起动没有启动电流冲击;
可在任一速度点快速地、频繁启停换向;
不使用稀土材料,没有衰减,电机很容易达到10年以上的寿命 维护成本很低;
恶劣工况适应性好,野外、室外、耐高温、耐震荡、连续作业能力、过载能力强;
供应链日益完善市场日益扩大成本越来越低。
开关磁阻电机的比较缺点
A 位置精度较低,位置控制难度大
B 功率密度较低,体积控制难度大
C 扭矩脉动较大,噪音控制难度大
D 技术复杂,开发难度大,进入门槛较高
技术复杂性说明-1
1. 一体化设计
SRD系统是由电机及其控制装置构成的不可分割的整体,设计时必须从系统的观点出发,对电机模型和控制策略综合考虑,进行全局优化设计。单一做电机和控制器,都不能做好。
2. 开关磁阻电机是高度非线性的时变系统,电流和扭矩关系非常复杂。
SRD工作原理和结构都很简单,但由于电机的双凸极结构、磁路饱和、涡流和磁滞效应,加上电机运行期间的开关性和可控性,使得电机的各个物理量随转子位置变化,定子绕组的电流和磁通波形极其不规则,难以用传统电机的方法解析计算、建模。
技术复杂性说明-2
3. 开关磁阻电机的低速振动和噪音
SRM转子转矩由一系列脉冲转矩叠加而成,加上双凸级和磁路饱和影响,使得合成扭矩不是恒定值。
SRD是非线性的,传统的平均转矩控制比如电流斩波和角度位置控制,都未考虑非线性和换相时的转矩平滑过渡问题,因此瞬时输出转矩存在较大脉动,特别是低速时的速度振荡。从而成为主要噪音源。
技术复杂性说明-3
4. 开关磁阻电机的专用性强
开关磁阻电机是控制类电机,控制参数多而且灵活。需要(便于)根据不同工况需求来设计、开发不同特性的产品。因此,产品的通用性较差,增加了普及难度。(也是优点)
开关磁阻电机的兴起