1 引言

　　開關(guan) 磁阻電動機驅動係統（srd）由開關(guan) 磁阻電機（srm或sr電機）、功率變換器、控製器和檢測器四個(ge) 部分組成，是20世紀80年代初隨著電力電子、計算機和控製技術的迅猛發展而發展起來的一種新型調速驅動係統。開關(guan) 磁阻電動機為(wei) 雙凸極磁阻電機，利用磁阻最小原理產(chan) 生磁阻轉矩，因其結構極其簡單堅固，調速範圍寬，調速性能優(you) 異，而且在整個(ge) 調速範圍內(nei) 都具有較高的效率，係統可靠性高而成為(wei) 交流電機調速係統、直流電機調速係統和無刷直流電機調速係統的強有力的競爭(zheng) 者。開關(guan) 磁阻電機已廣泛或開始應用於(yu) 電動車驅動、家用電器、通用工業(ye) 、航空工業(ye) 和伺服係統等各個(ge) 領域，覆蓋功率範圍10w～5mw的各種高低速驅動係統，呈現巨大的市場潛力［1］。

2 結構與(yu) 性能特點

　　2.1 電動機結構簡單、成本低、適用於(yu) 高速

　　開關(guan) 磁阻電動機的結構比通常認為(wei) 最簡單的鼠籠式感應電動機還要簡單，定子線圈為(wei) 集中繞組，嵌放容易，端部短而牢固，工作可靠，能適用於(yu) 各種惡劣、高溫甚至強振動環境；轉子僅(jin) 有矽鋼片疊成，因此不會(hui) 有鼠籠感應電動機製造過程中鼠籠鑄造不良和使用中的斷條等問題，轉子機械強度極高，可工作於(yu) 極高轉速，轉速可達每分鍾10萬(wan) 轉［2］。

　　2.2 功率電路簡單、可靠

　　電動機轉矩方向與(yu) 繞組電流方向無關(guan) ，即隻需單方向繞組電流，相繞組串在主電路兩(liang) 功率管之間，不會(hui) 發生橋臂直通短路故障，繞組相間耦合弱，缺相故障運行能力強，係統的容錯能力強，可靠性高，可以適用於(yu) 宇航等特殊場合。

　　2.3 高起動轉矩，低起動電流

　　很多公司的產(chan) 品可達到如下性能：起動電流為(wei) 15％額定電流時，獲得起動轉矩為(wei) 100％的額定轉矩；起動電流為(wei) 額定值的30％時，起動轉矩可達其額定值的150％。對比其它調速係統的起動特性，如直流電動機為(wei) 100％的起動電流，獲得100％轉矩；鼠籠感應電動機為(wei) 300％的起動電流，獲得100％的轉矩。可見開關(guan) 磁阻電動機具有軟啟動性能，起動過程中電流衝(chong) 擊小，電動機和控製器發熱較連續額定運行時還小，因此特別適用於(yu) 頻繁起停及正反向轉換運行的場合，如龍門刨床、銑床、冶金行業(ye) 可逆軋機、飛鋸、飛剪等。

　　2.4 調速範圍寬，效率高

　　在額定轉速和額定負載時運行效率高達92%以上，在所有的調速範圍內(nei) ，保持整體(ti) 效率高達80%以上。

　　2.5 可控參數多，調速性能好

　　控製開關(guan) 磁阻電動機的主要運行參數和常用方法至少有四種：相開通角、相關(guan) 斷角、相電流幅值和相繞組電壓。可控參數多，意味著控製靈活方便，可以根據對電動機的運行要求和電動機的情況，采用不同控製方法和參數值，使之運行於(yu) 最佳狀態，還可使之實現各種不同的功能和特定的特性曲線，如使電動機具有完全相同的四象限運行（正轉、反轉、電動和製動）能力，並具有高起動轉矩和串激電動機的負載能力曲線。

　　2.6 可通過機和電的統一協調設計滿足各種特殊使用要求［3］

3 典型應用

　　開關(guan) 磁阻電動機優(you) 越的結構和性能使其應用領域非常廣泛，下麵對其三個(ge) 典型應用進行分析。

　　3.1 龍門刨床

　　龍門刨床是機械加工行業(ye) 的一種主要工作母機，刨床的工作方式是工作台帶動工件做往複運動，當其正程運動時，固定於(yu) 機架的刨刀刨削工件，反程運動時，刨刀抬起，工作台空行返回。該刨床主傳(chuan) 動係統的作用是帶動工作台往複運動，顯然，其性能優(you) 劣直接關(guan) 係到刨床的加工質量和生產(chan) 效率，因此，要求該傳(chuan) 動係統具備以下主要性能。

　　3.1.1 主要特性

　　（1）適於(yu) 頻繁起動、製動和正反轉轉換，每分鍾不少於(yu) 10次，且起動、製動過程平穩快捷。

　　（2）靜差率要求高。從(cong) 空載到突然吃刀加載引起的動態速降不大於(yu) 3%，且短時過載能力強。

　　（3）調速範圍寬，適應低速、中速刨削和高速反程的需要。

　　（4）工作穩定性好，往返行程折返位置準確。

　　目前國內(nei) 龍門刨床的主傳(chuan) 動係統主要有直流機組形式和異步電動機-電磁離合器形式。大量以直流機組為(wei) 主拖動係統的刨床，使用到現在大多處於(yu) 嚴(yan) 重老化的狀態，電機磨損嚴(yan) 重，高速重載時電刷上火花較大，故障頻繁，維護工作量大，直接影響正常的生產(chan) 。此外，該係統不可避免地存在設備龐大、耗電多，噪音高的缺點。異步電動機-電磁離合器係統依靠電磁離合器實現正反轉向，離合器磨損嚴(yan) 重，工作穩定性不好，且不便調速，僅(jin) 限用於(yu) 輕型刨床。

　　3.1.2 采用感應電動機的問題

　　如采用感應電機變頻調速驅動係統，則存在以下問題：

　　（1）輸出特性較軟，使得龍門刨床在低速時不能帶足夠的負載。

　　（2）靜差大，加工質量低，加工工件出現花紋，吃刀時甚至停車。

　　（3）起、製動轉矩小，起、製動慢，停車越位過大。

　　（4）電機發熱。

　　而開關(guan) 磁阻電機的特性則特別適用於(yu) 頻繁起、製動和換向運行，換向過程起動電流小，起、製動轉矩可調，因而保證了在各種速度區間內(nei) 與(yu) 工藝要求相符合。開關(guan) 磁阻電機還具有很高的功率因數，不論是高、低車速，還是空載、滿載，其功率因數都接近於(yu) 1，優(you) 於(yu) 目前龍門刨床所用的其他傳(chuan) 動係統［4］。