徑向磁通開關(guān)磁阻電機(jī)的發(fā)展歷史及趨勢

1、文獻(xiàn)檢索徑向磁通開關(guān)磁阻電機(jī)的發(fā)展歷史及趨勢姓 名 學(xué) 號 825 所在學(xué)院 電氣與電子工程學(xué)院 專業(yè)班級 12電氣7班 日 期 2014年12月26日 湖北工業(yè)大學(xué)創(chuàng)新實(shí)踐報(bào)告1、 開關(guān)磁阻電機(jī)發(fā)展簡介 開關(guān)磁阻電機(jī)是80年代初隨著電力電子、微電腦和控制技術(shù)的迅猛發(fā)展而發(fā)展起來的一種新型調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，具有結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠及效率高等突出特點(diǎn)，成為交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)、直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)和無刷直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的強(qiáng)有力的競爭者，引起各國學(xué)者和企業(yè)界的廣泛關(guān)注?？鐕姍C(jī)公司Emerson電氣公司還將開關(guān)磁阻電機(jī)視為其下世紀(jì)調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的新的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。目前開關(guān)磁阻電機(jī)已廣泛或開始應(yīng)用于工業(yè)、航空業(yè)

2、和家用電器等各個(gè)領(lǐng)域。 1970年，英國Leeds大學(xué)步進(jìn)電機(jī)研究小組首創(chuàng)一個(gè)開關(guān)磁阻電機(jī)（Switched Reluctance Motor, SRM）雛形，這是關(guān)于開關(guān)磁阻電機(jī)最早的研究。1972年，進(jìn)一步對帶半導(dǎo)體開關(guān)的小功率電動(dòng)機(jī)（10w1kw）進(jìn)行了研究。到了1975年有了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展，并一直發(fā)展到可以為50kw的電瓶汽車提供裝置。1980年在英國成立了開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置有限公司（SRD Ltd.），專門進(jìn)行SRD系統(tǒng)的研究、開發(fā)和設(shè)計(jì)。1983年英國（SRD Ltd.）首先推出了SRD系列產(chǎn)品，該產(chǎn)品命名為OULTON。1984年TASC驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)公司也推出了他們的產(chǎn)品。另外SRD

3、 Ltd. 研制了一種適用于有軌電車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，到1986年已運(yùn)行500km。該產(chǎn)品的出現(xiàn)，在電氣傳動(dòng)界引起不小的反響。在很多性能指標(biāo)上達(dá)到了出人意料的高水平，整個(gè)系統(tǒng)的綜合性能價(jià)格指標(biāo)達(dá)到或超過了工業(yè)中長期廣泛應(yīng)用的一些變速傳動(dòng)系統(tǒng)。 從上世紀(jì)90年代國際會(huì)議的上有關(guān)SRD系統(tǒng)的文章來看，對SRD系統(tǒng)的研究工作已經(jīng)從論證它的優(yōu)點(diǎn)、開發(fā)應(yīng)用階段進(jìn)入到設(shè)計(jì)理論、優(yōu)化設(shè)計(jì)研究階段。對SR電機(jī)、控制器、功率變換器等的運(yùn)行理論、優(yōu)化設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)形式等方面進(jìn)行了更加深入的研究。 2、 開關(guān)磁阻電機(jī)的分類 按氣隙磁通方向分類方法將開關(guān)磁阻電機(jī)分為兩類：徑向磁通開關(guān)磁阻電機(jī)和橫向磁通開關(guān)磁阻電機(jī)。 

4、這里，著重分析徑向磁通開關(guān)磁阻電機(jī)。1、徑向氣隙磁通發(fā)電機(jī)依靠轉(zhuǎn)子對定子的相對運(yùn)動(dòng)來發(fā)電，在定子與轉(zhuǎn)子之間的間隙稱為氣隙。在傳統(tǒng)電機(jī)結(jié)構(gòu)中，定子在外圍，轉(zhuǎn)子在中間旋轉(zhuǎn)，見圖1右圖，定子與轉(zhuǎn)子之間的間隙為柱面，見圖1左圖，圖中半透明的柱面即為氣隙面，磁力線垂直于氣隙面，與所在點(diǎn)直徑方向平行，稱為徑向氣隙磁通。 圖1 徑向氣隙磁通2、  軸向氣隙磁通在多數(shù)盤式結(jié)構(gòu)電機(jī)中，定子與轉(zhuǎn)子都呈盤型結(jié)構(gòu)，兩者間的氣隙是與電機(jī)轉(zhuǎn)軸垂直的平面，見圖2右圖（為表示清楚，夸大了定子與轉(zhuǎn)子的距離）。圖2左圖是該氣隙平面，用半透明表示該氣隙面。磁力線垂直于氣隙面，與轉(zhuǎn)軸方向平行，稱為軸向氣隙磁通。 圖2 軸向

5、氣隙磁通3、 徑向磁通開關(guān)磁阻電機(jī)的基本原理 徑向磁通開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)(簡稱 SRD系統(tǒng))是最近20年來開發(fā)成功的一種新型電氣傳動(dòng)系統(tǒng)，它由開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)(簡稱 SR電機(jī)或 SRM)、功率變換器、轉(zhuǎn)子位置檢測器和控制器所組成，如圖 3所示。圖3 開關(guān)磁阻電機(jī)基本結(jié)構(gòu) 徑向磁通開關(guān)磁阻電機(jī)的工作原理：基于磁通總是沿磁阻最小（磁導(dǎo)最大）的路徑閉合的原理。 當(dāng)定、轉(zhuǎn)子齒中心線不重合、磁導(dǎo)不為最大時(shí)，磁場就會(huì)產(chǎn)生磁拉力，形成磁阻轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到磁導(dǎo)最大的位置。 當(dāng)向定子各相繞組中依次通入電流時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)子將一步一步地沿著通電相序相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。如果改變定子各相的通電次序，電機(jī)將改變轉(zhuǎn)向。但相電流通

6、流方向的改變是不會(huì)影響轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向的。1、 基本結(jié)構(gòu) 定子和轉(zhuǎn)子均為凸極結(jié)構(gòu) 定子和轉(zhuǎn)子的齒數(shù)不等，轉(zhuǎn)子齒數(shù)一般比定子少兩個(gè) 定子齒上套有集中線圈，兩個(gè)空間位置相對的定子齒線圈相串聯(lián)，形成一相繞組 轉(zhuǎn)子由鐵心疊片而成，其上無繞組 如圖4所示 圖4 雙凸極可變磁阻電機(jī) 定子加勵(lì)磁 A、B、C 逆時(shí)針 A、B、C 順時(shí)針2、 主電路 圖5 開關(guān)磁阻電機(jī)主電路該不對稱半橋電路的特點(diǎn)：（1） 各相主開關(guān)器件的電壓額定值為主電路電壓（2） 由于主開關(guān)器件的電壓額定與電動(dòng)機(jī)的電壓定額近似值相等（3） 這種主電路結(jié)構(gòu)對開關(guān)磁阻電機(jī)相數(shù)沒有限制（4） 電路中每相需要兩個(gè)主開關(guān)器件該電路各相開關(guān)狀態(tài)有三種（如圖6

7、） （1）V1、V2通： A相通電 （2）V1斷、V2通： A相經(jīng)電流經(jīng)V2、VD2蓄流 （3）V1、V2斷： A相電流經(jīng)VD1、VD2回饋電源轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一個(gè)齒距角，定子每相通斷工作一個(gè)周期如何確定每相通斷時(shí)間： 位置檢測圖6 主電路A相的開關(guān)狀態(tài)3、 系統(tǒng)原理圖圖7 開關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)原理圖4、優(yōu)越性分析 開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（SRD）是較為復(fù)雜的機(jī)電一體化裝置，SRD的運(yùn)行需要在線實(shí)時(shí)檢測的反饋量一般有轉(zhuǎn)子位置、速度及電流等，然后根據(jù)控制目標(biāo)綜合這些信息給出控制指令，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行控制及保護(hù)等功能。轉(zhuǎn)子位置檢測環(huán)節(jié)是SRD的重要組成部分，檢測到的轉(zhuǎn)子位置信號是各相主開關(guān)器件正確進(jìn)行邏輯切換的根據(jù)，

8、也為速度控制環(huán)節(jié)提供了速度反饋信號。 徑向磁通開關(guān)磁阻電機(jī)具有再生的能力，系統(tǒng)效率高。對開關(guān)磁阻電機(jī)的理論研究和實(shí)踐證明，該系統(tǒng)具有許多顯著的優(yōu)點(diǎn)： （1）電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、堅(jiān)固，制造工藝簡單，成本低，可工作于極高轉(zhuǎn)速；定子線圈嵌放容易，端部短而牢固，工作可靠，能適用于各種惡劣、高溫甚至強(qiáng)振動(dòng)環(huán)境。 （2）損耗主要產(chǎn)生在定子，電機(jī)易于冷卻；轉(zhuǎn)子無永磁體，可允許有較高的溫升。 （3）轉(zhuǎn)矩方向與電流方向無關(guān)，從而可最大限度簡化功率變換器，降低系統(tǒng)成本。 （4）功率變換器不會(huì)出現(xiàn)直通故障，可靠性高。 （5）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，低速性能好，無感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)時(shí)所出現(xiàn)的沖擊電流現(xiàn)象。 （6）調(diào)速范圍寬，控制靈活，易

9、于實(shí)現(xiàn)各種特殊要求的轉(zhuǎn)矩速度特性。 （7）在寬廣的轉(zhuǎn)速和功率范圍內(nèi)都具有高效率 （8）能四象限運(yùn)行，具有較強(qiáng)的再生制動(dòng)能力。 （9）容錯(cuò)能力強(qiáng)。開關(guān)磁阻電機(jī)的容錯(cuò)體現(xiàn)在電機(jī)某一相損壞，電機(jī)照樣可以運(yùn)行。 與當(dāng)前廣泛應(yīng)用的變頻調(diào)速感應(yīng)電動(dòng)機(jī)相比，開關(guān)磁阻電機(jī)在成本、效率、調(diào)速性能、單位體積功率、可靠性、散熱性等都具有明顯的優(yōu)勢或競爭力。 如果說第一代開關(guān)磁阻電機(jī)（1983年研制）在小功率范圍的效率比高效變頻調(diào)速感應(yīng)電動(dòng)機(jī)低，第二代開關(guān)磁阻電機(jī)（1988年研制）的效率已全面超過了高效變頻調(diào)速感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。更難得的是，開關(guān)磁阻電機(jī)在寬廣的速度和功率范圍內(nèi)都能保持較高的效率，這是變頻調(diào)速感應(yīng)電動(dòng)機(jī)難以比

10、擬的。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)要取得與直流電機(jī)相近的調(diào)速特性需采用復(fù)雜的矢量控制系統(tǒng)，而開關(guān)磁阻電機(jī)通過調(diào)整開通角、關(guān)斷角、電壓和電流，可以得到不同負(fù)載要求的機(jī)械特性，控制簡單、靈活，能容易地實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)和四象限運(yùn)行，而且由于這是一種純邏輯的控制方式，很容易智能化，通過修改軟件調(diào)整電機(jī)工作特性滿足不同應(yīng)用要求。 由于開關(guān)磁阻電機(jī)固有的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，可能導(dǎo)致較大的噪聲和振動(dòng)，事實(shí)上這種情況的發(fā)生往往與電機(jī)設(shè)計(jì)和控制的不合理相關(guān)，通過優(yōu)化電機(jī)設(shè)計(jì)和控制策略，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)和噪聲完全可以得到有效的抑制，正確認(rèn)識到這一點(diǎn)對開關(guān)磁阻電機(jī)的開發(fā)和應(yīng)用是很重要的。SRD Ltd.公司開發(fā)的伺服應(yīng)用開關(guān)磁阻電機(jī)，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)僅為0.05%

11、。近年研究的最優(yōu)勵(lì)磁控制策略、兩次換流控制策略、電機(jī)噪聲根源、定子振動(dòng)模態(tài)、定子固有頻率計(jì)算等成果對降低電機(jī)噪聲都有積極的促進(jìn)作用。隨著設(shè)計(jì)和制造水平的提高，噪聲必將進(jìn)一步降低。 5、 徑向磁通開關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)的特點(diǎn) 開關(guān)磁組電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)之所以能在現(xiàn)代調(diào)速系統(tǒng)中異軍突起，主要是因?yàn)樗吭降南到y(tǒng)性能，主要表現(xiàn)在：（1）結(jié)構(gòu)簡單；電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、成本低、可用于高速運(yùn)轉(zhuǎn)。SRD的結(jié)構(gòu)比鼠籠式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)還要簡單。其突出的優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)子上沒有任何形式的繞組，因此不會(huì)有鼠籠感應(yīng)電機(jī)制造過程中鑄造不良和使用過程中的斷條等問題。其轉(zhuǎn)子機(jī)械強(qiáng)度極高，可以用于超高速運(yùn)轉(zhuǎn)（如每分鐘上萬轉(zhuǎn)）。在定子方面，它只有幾個(gè)集中

12、繞組，因此制造簡便、絕緣結(jié)構(gòu)簡單。（2）電路可靠；功率電路簡單可靠。因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩方向與繞組電流方向無關(guān)，即只需單方相繞組電流，故功率電路可以做到每相一個(gè)功率開關(guān)。對比異步電動(dòng)機(jī)繞組需流過雙向電流，向其供電的PWM變頻器功率電路每相需兩個(gè)功率器件。因此，開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)較PWM變頻器功率電路中所需的功率元件少，電路結(jié)構(gòu)簡單。另外，PWM變頻器功率電路中每橋臂兩個(gè)功率開關(guān)管直接跨在直流電源側(cè)，易發(fā)生直通短路燒毀功率器件。而開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中每個(gè)功率開關(guān)器件均直接與電動(dòng)機(jī)繞組相串聯(lián)，根本上避免了直通短路現(xiàn)象。因此開關(guān)磁阻調(diào)速電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中功率電路的保護(hù)電路可以簡化，即降低了成本，又有

13、較高的工作可靠性。（3）系統(tǒng)可靠性高；系統(tǒng)可靠性高。從電動(dòng)機(jī)的電磁結(jié)構(gòu)上看，各項(xiàng)繞組和磁路相互獨(dú)立，各自在一定軸角范圍內(nèi)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。而不像在一般電動(dòng)機(jī)中必須在各相繞組和磁路共同作用下產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場，電動(dòng)機(jī)才能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。從控制結(jié)構(gòu)上看，各相電路各自給一相繞組供電，一般也是相互獨(dú)立工作。由此可知，當(dāng)電動(dòng)機(jī)一相繞組或控制器一相電路發(fā)生故障時(shí)，只需停止該相工作，電動(dòng)機(jī)除總輸出功率能力有所減小外，并無其他妨礙。（4）起動(dòng)優(yōu)點(diǎn)；起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，起動(dòng)電流低。控制器從電源側(cè)吸收較少的電流，在電機(jī)側(cè)得到較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩是本系統(tǒng)的一大特點(diǎn)。典型產(chǎn)品的數(shù)據(jù)是：起動(dòng)電流為額定電流的15%時(shí)，獲得起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為100%的額定

14、轉(zhuǎn)矩；起動(dòng)電流為額定電流的30%時(shí)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩可達(dá)其額定轉(zhuǎn)矩的250%。而其他調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)特性與之相比，如直流電機(jī)為100%的電流，鼠籠感應(yīng)電動(dòng)機(jī)為300%的電流，獲得100%的轉(zhuǎn)矩。起動(dòng)電流小而轉(zhuǎn)矩大的優(yōu)點(diǎn)還可以延伸到低速運(yùn)行段，因此本系統(tǒng)十分合適那些需要重載起動(dòng)和較長時(shí)間低速重載運(yùn)行的機(jī)械。（5）頻繁起停；適用于頻繁起停及正反向轉(zhuǎn)換運(yùn)行。本系統(tǒng)具有的高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、低起動(dòng)電流的特點(diǎn)，使之在起動(dòng)過程中電流沖擊小，電動(dòng)機(jī)和控制器發(fā)熱較連續(xù)額定運(yùn)行時(shí)還要小?？煽貐?shù)多使其制動(dòng)運(yùn)行能與電動(dòng)運(yùn)行具有同樣優(yōu)良的轉(zhuǎn)矩輸出能力和工作特性。二者綜合作用的結(jié)果必然使之適用于頻繁起停及正反向轉(zhuǎn)換運(yùn)行，次數(shù)可達(dá)100

15、0次/小時(shí)。（6）性能好；可控參數(shù)多，調(diào)速性能好。控制開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的主要運(yùn)行參數(shù)和常用方法至少有四種：相導(dǎo)通角、相關(guān)斷角、相電流幅值、相繞組電壓?？煽貐?shù)多，意味著控制靈活方便?？梢愿鶕?jù)對電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行要求和電動(dòng)機(jī)的情況，采取不同控制方法和參數(shù)值，即可使之運(yùn)行于最佳狀態(tài)（如出力最大、效率最高等），還可使之實(shí)現(xiàn)各種不同的功能的特定曲線。如使電動(dòng)機(jī)具有完全相同的四象限運(yùn)行能力，并具有最高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載能力曲線。由于SRD速度閉環(huán)是必備的，因此系統(tǒng)具有很高的穩(wěn)速精度，可以很方便的構(gòu)成無靜差調(diào)速系統(tǒng)。（7）效率高損耗?。恍矢?，損耗小。本系統(tǒng)是一種非常高效的調(diào)速系統(tǒng)。這是因?yàn)橐环矫骐妱?dòng)機(jī)繞

16、組無銅損；另一方面電動(dòng)機(jī)可控參數(shù)多，靈活方便，易于在寬轉(zhuǎn)速范圍和不同負(fù)載下實(shí)現(xiàn)高效優(yōu)化控制。以3kW SRD為例，其系統(tǒng)效率在很寬范圍內(nèi)都在87%以上，這是其它一些調(diào)速系統(tǒng)不容易達(dá)到的。將本系統(tǒng)同PWM變頻器鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)進(jìn)行比較，本系統(tǒng)在不同轉(zhuǎn)速和不同負(fù)載下的效率均比變頻器系統(tǒng)高，一般要高510個(gè)百分點(diǎn)。 滿足各種要求；可通過機(jī)和電的統(tǒng)一協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)滿足各種特殊使用要求。六、徑向磁通開關(guān)磁阻電機(jī)的應(yīng)用 近年來，開關(guān)磁阻電機(jī)的應(yīng)用和發(fā)展取得了明顯的進(jìn)步，已成功地應(yīng)用于電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)、通用工業(yè)、家用電器和紡織機(jī)械等各個(gè)領(lǐng)域，功率范圍從10W到5MW，最大速度高達(dá)100000 r/min。 3.1

17、 電動(dòng)車應(yīng)用 圖8 電動(dòng)車應(yīng)用徑向磁通開關(guān)磁阻電機(jī)最初的應(yīng)用領(lǐng)域就是電動(dòng)車。目前電動(dòng)摩托車和電動(dòng)自行車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)主要有永磁無刷及永磁有刷兩種，然而采用開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)有其獨(dú)特的優(yōu)勢。當(dāng)高能量密度和系統(tǒng)效率為關(guān)鍵指標(biāo)時(shí)，開關(guān)磁阻電機(jī)變?yōu)槭走x對象。 SRD開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊牢固，適合于高速運(yùn)行，并且驅(qū)動(dòng)電路簡單成本低、性能可靠，在寬廣的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)效率都比較高，而且可以方便地實(shí)現(xiàn)四象限控制。這些特點(diǎn)使SRD開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)很適合電動(dòng)車輛的各種工況下運(yùn)行，是電動(dòng)車輛中極具有潛力的機(jī)種。SRD的最大特點(diǎn)是轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大，噪聲大；此外，相對永磁電機(jī)而言，功率密度和效率偏低；另一個(gè)缺點(diǎn)是要使

18、用位置傳感器，增加了結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，降低了可靠性。因此無傳感器的SRD也是未來的發(fā)展趨勢之一。其優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： （1）開關(guān)磁阻電機(jī)不僅效率高，而且在很寬的功率和轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)都能保持高效率，這是其它類型驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)難以達(dá)到的。這種特性對電動(dòng)車的運(yùn)行情況尤為適合，有利于提高電動(dòng)車的續(xù)駛里程。 （2）開關(guān)磁阻電機(jī)很容易通過采用適當(dāng)?shù)目刂撇呗院拖到y(tǒng)設(shè)計(jì)滿足電動(dòng)車四象限運(yùn)行的要求，并且還能在高速運(yùn)行區(qū)域保持強(qiáng)有力的制動(dòng)能力。 （3）開關(guān)磁阻電機(jī)有很好的散熱特性，從而能以小的體積取得較大的輸出功率，減小電機(jī)體積和重量。 （4）通過調(diào)整開通角和關(guān)斷角，開關(guān)磁阻電機(jī)完全可以達(dá)到它激直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)良好的控

19、制特性，而且這是一種純邏輯的控制方式，很容易智能化，從而能通過重新編程或替換電路元件，方便地滿足不同運(yùn)行特性的要求。 （5）開關(guān)磁阻電機(jī)無論電機(jī)還是功率變換器都十分堅(jiān)固可靠，無需或很少需要維護(hù)，適用于各種惡劣、高溫環(huán)境，具有良好的適應(yīng)性。 3.2 紡織工業(yè)應(yīng)用 圖9 紡織工業(yè)應(yīng)用近十多年來我國紡織機(jī)械行業(yè)的機(jī)電一體化水平有了較明顯的提高，在新型紡織機(jī)械上普遍采用了機(jī)電一體化技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)的內(nèi)容包含了先進(jìn)的信息處理和控制技術(shù)，即以計(jì)算機(jī)為核心，有PLC、工控機(jī)、單片機(jī)、人機(jī)界面、現(xiàn)場總線等組成的控制系統(tǒng)；先進(jìn)的驅(qū)動(dòng)技術(shù)，有變頻調(diào)速，交流伺服，步進(jìn)電機(jī)等；檢測傳感技術(shù)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)；精密機(jī)械技術(shù)等。棉

20、紡織設(shè)備較有代表性的機(jī)電一體化產(chǎn)品，例如新型的粗紗機(jī)、分條整經(jīng)機(jī)、漿紗機(jī)等。其中，無梭織機(jī)的主傳動(dòng)技術(shù)也有了新的突破：采用開關(guān)磁阻電機(jī)作為無梭織機(jī)的主傳動(dòng)帶來許多好處，減少傳動(dòng)齒輪、不用皮帶和皮帶盤，不用電磁離合器和剎車盤，不用尋緯電機(jī)，節(jié)能10%等優(yōu)點(diǎn)，國內(nèi)已有開關(guān)磁阻電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器的產(chǎn)品（北京中紡機(jī)電研究所），目前還在與無梭織機(jī)主機(jī)廠合作，共同開發(fā)應(yīng)用技術(shù)，希望能盡快取得成功，填補(bǔ)國內(nèi)空白。 3.3 焦炭工業(yè)應(yīng)用 圖10 煤礦工業(yè)應(yīng)用徑向磁通開關(guān)磁阻電機(jī)（SRD）因其起動(dòng)力矩大、 起動(dòng)電流小，可以頻繁重載起動(dòng)，無需其它的電源變壓器，節(jié)能，維護(hù)簡單，特別適用于礦井輸送機(jī)、電牽引采煤機(jī)及中小型絞

21、車等。 90年代英國已研制成功300kW的開關(guān)磁阻電機(jī)，用于刮板輸送機(jī)，效果很好。我國已研制成功110kW的開關(guān)磁阻電機(jī)用于矸石山絞車 、132kW的開關(guān)磁阻電機(jī)用于帶式輸送機(jī)拖動(dòng)，良好的起動(dòng)和調(diào)速性能受到工人們的歡迎。 我國還將開關(guān)磁阻電機(jī)用于電牽引采煤機(jī)牽引，運(yùn)行試驗(yàn)表明新型采煤機(jī)性能良好。此外還成功地將開關(guān)磁阻電機(jī)用于電機(jī)車，提高了電機(jī)車運(yùn)行的可靠性和效率。 3.4 家電行業(yè)應(yīng)用 空調(diào)、電冰箱的核心部件是壓縮機(jī)，可是如今進(jìn)入千家萬戶的普通空調(diào)、電冰箱的壓縮機(jī)大都是由單相異步電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)的。它的缺點(diǎn)表現(xiàn)為：一、由于他們采用簡單的通斷式來進(jìn)行控溫，這樣將帶來許多毛病，如系統(tǒng)效率低、功率因素低

22、、溫度起伏大、因起動(dòng)電流大而對電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊等。二、如今出現(xiàn)了“變頻空調(diào)”新產(chǎn)品，它采用異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)來取代單相異步電動(dòng)機(jī)。相比較而言，變頻空調(diào)具有制冷速度快、環(huán)境舒適度好、對電網(wǎng)無沖擊、運(yùn)行噪聲小、效率高和節(jié)能等一系列優(yōu)點(diǎn)，是空調(diào)升級換代的革命性措施。但變頻調(diào)速系統(tǒng)在運(yùn)行中、低速時(shí)，機(jī)械特性通常變差，系統(tǒng)效率和功率因素下降明顯。而變頻空調(diào)系統(tǒng)壓縮機(jī)的電動(dòng)機(jī)恰恰絕大多數(shù)時(shí)間在中、低轉(zhuǎn)速狀態(tài)下運(yùn)行，只是剛開始時(shí)是高速運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，這給變頻空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)越性大大的打了個(gè)折扣。隨著人們生活水平的提高，洗衣機(jī)已逐漸深入千家萬戶，洗衣機(jī)也經(jīng)歷了手動(dòng)機(jī)械洗衣機(jī)、半自動(dòng)洗衣機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的發(fā)展過程，

23、并不斷智能化。洗衣機(jī)電機(jī)也由簡單的有級調(diào)速電機(jī)發(fā)展為無級調(diào)速電機(jī)。徑向磁通開關(guān)磁阻電機(jī)由于低成本、高性能、智能化已開始應(yīng)用于洗衣機(jī)，在美國高檔洗衣機(jī)中已小批量采用，并取得明顯的優(yōu)點(diǎn)： （1）很低的洗滌速度。 （2）良好的衣物分布性。 （3）滾筒平衡性好。 （4）快速安全停機(jī)。 （5）軟起動(dòng)。 （6）電流限幅。 （7）最大速度高，低速轉(zhuǎn)矩大。 （8）機(jī)械特性易調(diào)整。 （9）對水溫、水流等易于智能控制。 七、徑向磁通開關(guān)磁阻電機(jī)的發(fā)展趨勢展望 作為一種新型調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，徑向磁通開關(guān)磁阻電機(jī)以其結(jié)構(gòu)簡單、低成本、高效率、優(yōu)良的調(diào)速性能和靈活的可控性，愈來愈得到人們的認(rèn)可和應(yīng)用。目前已成功應(yīng)用于在電動(dòng)車用驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、家用電器、工業(yè)應(yīng)用、伺服系統(tǒng)、高速驅(qū)動(dòng)、航空航天等眾多領(lǐng)域中，成為交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)、直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)和無刷直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的強(qiáng)有力競爭者。 美國、加拿大