电动汽车心脏-电机知识科普开关磁阻电机

在前两篇文章中，我们分别介绍了交流异步电机和永磁同步电机。在乘用车领域，这两种电机几乎都是。然而，当我们将视野转向整个电动汽车领域时，我们发现还有一种电机被广泛使用，但它更多地出现在公共汽车和卡车上，并没有进入普通家用汽车的范畴。因此，媒体报道较少，人们对它的认知也较少。它是开关磁阻电机。

从开关磁阻电机的发展过程来看，时间相对较短，是新一代。它诞生于20世纪80年代，至今只有30多年。它是一种新型的调速电机。开关磁阻电机调速系统具有直流和交流两种调速系统的优点，是继变频调速系统和无刷直流电机调速系统的最新一代无极调速系统。结构简单，坚固，维护方便，甚至免维护，启动低速扭矩大，电流小；高速恒功率区域宽，性能好，输出高，高效，容错能力好。中国对开关磁阻电机调速系统的研究和试生产始于20世纪80年代末90年代初，取得了从基础理论到设计制造技术的成果和进展，但工业化和应用研究相对滞后。由于SRD的工业化，人们通常称其产品为“开关磁阻调速电机”。

SRD系统(SwitchedReluctanceDrivesystem,SRD)

开关磁阻电机调速系统主要由开关磁阻电机组成（SRM）、功率变换器、控制器和转子位置检测器由四部分组成。控制器包括控制电路和功率变换器，而转子位置检测器安装在电机的一端

。

用于开关磁阻电机调速系统的开关磁阻电机（SRM）SRD是实现机电能量转换的组成部分，也是SRD不同于其他电机驱动系统的主要标志。SRM是一种双凸极可变磁阻电机，其固定和转子的凸极由普通硅钢板制成。转子既没有绕组也没有永磁体，定子极上绕组有集中绕组，径向相对的两个绕组相连，称为“一相”。电机可设计成多种不同的相数结构，固定、转子极数有多种不同的搭配。相数多，步距小，有利于减少扭矩脉动，但结构复杂，主开关设备多，成本高。目前，四相(8/6)结构和三相(12/8)结构得到了广泛的应用。

电机转矩的大小和方向可以通过控制电机绕组中电流脉冲的振幅、宽度及其与转子的相对位置（即导角和关角）来控制，这是SR电机调速控制的基本原理。

由于其结构特点，开关磁阻电机传动系统结合了感应电机传动系统和直流电机传动系统的优点，其主要优点如下：

1、电机结构简单、坚固，制造工艺简单。成本低，转子仅由硅钢板组成，速度极高；定子线圈为集中绕组，易于嵌入，端部短、牢固，工作可靠，可适用于各种恶劣、高温、最强的振动环境。

2、损耗主要产生在定子上，电机容易冷却；转子没有永磁体，允许高温升高。

3、扭矩方向与相电流方向无关，可以减少功率变换器的开关设备数量，降低系统成本。

4、功率变换器无直通故障，可靠性高。

5、启动转矩大，低速性能好，启动时无异步电机冲击电流现象。

6、调速范围宽，控制灵活，易于实现各种待遇要求的扭矩速度特性。

7、在宽速和功率范围内具有高效率。

8、能四象限运行，再生制动能力强。

主要缺点有：

1、扭矩脉动。根据工作原理，开关磁阻电机转子上产生的扭矩由一些列脉冲扭矩叠加而成。由于双凸极结构和磁路饱和非线性的影响，合成扭矩不是恒定扭矩，而是具有一定的谐波重量，影响电机的低速运行性能。

2、传动系统的噪声和振动大于普通电机。

3、电机有很多出线头，比如三相SR电机至少有四个出线头，四相SR电机至少有五个出线头，还有位置检测器出线端。对整体线路布局有影响。

4、控制部分相对复杂，在一定程度上增加了整体成本。

小电评：

开关磁阻电机的优缺点非常明显。对于家用车领域，脉动引起的噪声和振动确实难以控制，对用户体验影响很大，因此没有大规模应用。然而，在商用车领域，它可以展示自己的技能。它可以在中国的许多电动公交车、公交车和卡车上看到。对于这种电机的未来，争议仍然很大，乐观或坏的原因是充分的。小电对其未来持谨慎乐观的态度。毕竟，从目前电子控制技术的发展速度来看，其弱点并非不可克服。你觉得怎么样？留言讨论。