開關(guān)磁阻電機(Switched reluctance motor,簡稱SR)誕生于160年前,但在一個漫長的時期里,它一直被認為是一種性能不高的電動機,故僅應(yīng)用于少數(shù)小功率場所。上世紀七十年代初,美國福特電動機(Ford Motor)公司研究出最早的SR調(diào)速系統(tǒng)。它首先被美國人用于魚雷驅(qū)動,上世紀八十年代才開始進入工業(yè)運用,到了九十年代逐漸引起廣泛重視。 目前主要用于航空﹑機車牽引﹑礦山掘進機的驅(qū)動﹑電動汽車的驅(qū)動。進入本世紀后,開關(guān)磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)進一步在其它領(lǐng)域里得到應(yīng)用,已經(jīng)開始向民用家電方向發(fā)展,比如洗衣機和空調(diào)壓縮機。正如國外專家對開關(guān)磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)的評價那樣,開關(guān)磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)成為了“調(diào)速系統(tǒng)新的里程碑”。 我國最早從事SR研究的是合肥工大,是應(yīng)海軍所需始于上世紀七十年代。到如今,清華,南航,上海交大,華中理工大,海河大學(xué)等培養(yǎng)了一大批SR的博士生。雖然我國在SR方面的起步比國外晚,但國產(chǎn)的KC,H系列(1~55KW)和SR71系列(0.25~0.75KW)產(chǎn)品在總體性能上已達到國外九十年代初的水平,在紡織、冶金、機械、礦山、運輸、石油等行業(yè)開始應(yīng)用。 隨著現(xiàn)代計算機控制技術(shù)的發(fā)展,交流調(diào)速系統(tǒng)性能越來越高,在工業(yè)領(lǐng)域里交流調(diào)速系統(tǒng)正在逐步取代直流調(diào)速系統(tǒng)。開關(guān)磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)作為交流調(diào)速系統(tǒng)的后起之秀,具有亞伺服系統(tǒng)的高性能和普通調(diào)速系統(tǒng)的價格,非常高的性價比,這是無刷或有刷直流電機根本無法與之比肩的。
開關(guān)磁阻電動機的特點 1.起動電流小。開關(guān)磁阻電動機只需要0.2~0.3倍額定電流就能產(chǎn)生1.5~2倍的額定起動轉(zhuǎn)矩。而無論是有刷還是無刷直流電機,都需要1.5~2倍的額定電流才能得到1.5~2倍的額定啟動轉(zhuǎn)矩。換而言之,同功率的電機要達到同樣的起動轉(zhuǎn)矩,直流電機的起動電流將是開關(guān)磁阻電動機的5~10倍。 2.運行效率高。開關(guān)磁阻電動機在1:50的調(diào)速范圍和1:5的轉(zhuǎn)矩變化范圍內(nèi)均能保證高效率;而直流電機只能在高速輕載下才能保證高效率,而且高效區(qū)很窄。對于電動自行車這樣的變速度﹑變轉(zhuǎn)矩工況,開關(guān)磁阻電動機的平均效率將比有刷和無刷直流電機的效率高出15~30%。 3.系統(tǒng)安全可靠﹑壽命長。開關(guān)磁阻電動機既無易損的整流子機械結(jié)構(gòu)也無性能不穩(wěn)定的永磁鐵,不論是壽命還是運行穩(wěn)定性,開關(guān)磁阻電動機都遠遠高于有刷和無刷直流電機。 開關(guān)磁阻電動機具有四象限運行對稱的特性,在不需要增加任何硬件的情況下,就能實現(xiàn)電動自行車的能量再生制動,這不僅增加了電動自行車的行車安全性,也同時提高了電池的利用效率率。 4.過載能力強。由于開關(guān)磁阻電動機的工作磁場不同于有刷和無刷直流電機,不呈交變,因此發(fā)熱很小,即所謂的“冷轉(zhuǎn)子”,再加之沒有熱性能差的永磁鐵,因此,開關(guān)磁阻電動機有著有刷和無刷直流電機無可比擬的過載能力,在短時間里,開關(guān)磁阻電動機允許過載2~3倍,使得其性能接近汽油發(fā)動機,這也是歐美等國將開關(guān)磁阻電動機用于電動車輛的主要原因之一。 5.系統(tǒng)性價比高。開關(guān)磁阻電動機系統(tǒng)屬于機電一體化產(chǎn)品,其控制性能主要由計算機軟件實現(xiàn),因此,其控制器的價格只比無刷直流電機控制器高30%左右,而開關(guān)磁阻電動機省掉了價格昂貴的稀土永磁鐵,并且制造工藝相比無刷直流電機簡單,開關(guān)磁阻電動機的價格應(yīng)比無刷電動機的價格低15%左右。因此,開關(guān)磁阻輪轂電機系統(tǒng)價格(輪轂電機加控制器的價格)應(yīng)與無刷直流輪轂電機系統(tǒng)的價格相當(dāng),即開關(guān)磁阻電動機系統(tǒng)具有很高的性價比。
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