開關(guān)磁阻電機(jī)的性能要求與特點(diǎn)課件講解

學(xué)習(xí)情境十開關(guān)磁阻電機(jī)及其控制技術(shù)寶馬有一款新的純電動(dòng)汽車使用的是一款開關(guān)磁阻電機(jī)，最近該電機(jī)出現(xiàn)了故障，需要你去對(duì)電機(jī)進(jìn)行檢查。請(qǐng)你總結(jié)一下開關(guān)磁阻電機(jī)的結(jié)構(gòu)及其控制技術(shù)。學(xué)習(xí)情景描述學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解開關(guān)磁阻電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)；2.掌握開關(guān)磁阻電機(jī)的工作原理；3.了解開關(guān)磁阻電機(jī)的控制技術(shù)；4.掌握開關(guān)磁阻電機(jī)的特點(diǎn)與應(yīng)用。工作任務(wù)1.在教師的指導(dǎo)下，制訂開關(guān)磁阻電機(jī)的檢查計(jì)劃；2.根據(jù)檢查計(jì)劃對(duì)純電動(dòng)汽車的開關(guān)磁阻電機(jī)進(jìn)行檢查。目標(biāo)和任務(wù)知識(shí)拓展6開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)是繼變頻調(diào)速系統(tǒng)、無刷直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)之后發(fā)展起來的最新一代無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)，是集現(xiàn)代微電子技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、電力電子技術(shù)、紅外光電技術(shù)及現(xiàn)代電磁理論、設(shè)計(jì)和制作技術(shù)為一體的光、機(jī)、電一體化高新技術(shù)。它兼具直流、交流兩類調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。英、美等國家對(duì)開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的研究起步較早，并已取得顯著效果，產(chǎn)品功率等級(jí)從數(shù)瓦直到數(shù)百千瓦，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于家用電器、航空、航天、電子、機(jī)械及電動(dòng)車輛等領(lǐng)域。資訊四開關(guān)磁阻電機(jī)的性能要求與特點(diǎn)資訊四開關(guān)磁阻電機(jī)的性能要求與特點(diǎn)1.開關(guān)磁阻電機(jī)的性能要求對(duì)于開關(guān)磁阻電機(jī)的性能要求主要體現(xiàn)在相數(shù)和極數(shù)、極弧、定子內(nèi)徑和鐵心長(zhǎng)度、氣隙長(zhǎng)度和轉(zhuǎn)子外徑、轉(zhuǎn)子極高、定子極高等方面。1）相數(shù)和極數(shù)為實(shí)現(xiàn)良好的電機(jī)性能，相數(shù)和極數(shù)的選擇很重要。為了滿足新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)正、反轉(zhuǎn)起動(dòng)和運(yùn)行，開關(guān)磁阻電機(jī)至少為三相6/4極。三相6/4極開關(guān)磁阻電機(jī)的價(jià)格最低、效率最高。四相8/6極開關(guān)磁阻電機(jī)盡管轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小，能夠滿足汽車的爬坡性能。三相12/8極開關(guān)磁阻電機(jī)是三相6/4極和四相8/6極開關(guān)磁阻電機(jī)的折中方案。相數(shù)和極數(shù)的選擇應(yīng)既滿足新能源汽車的性能要求又要兼顧成本。3）定子內(nèi)徑和鐵心長(zhǎng)度在設(shè)計(jì)電機(jī)機(jī)座時(shí)，有兩個(gè)重要參數(shù)需要優(yōu)化，即定子內(nèi)徑和鐵心長(zhǎng)度。它們對(duì)電機(jī)材料的體積和質(zhì)量都有重要影響。2）極弧極弧組合的最優(yōu)方案，不僅要考慮最大的電感變化率，還要考慮轉(zhuǎn)矩波動(dòng)、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和磁飽和特性。5）轉(zhuǎn)子極高當(dāng)定子極與轉(zhuǎn)子極錯(cuò)開時(shí)，相繞組的電感最小，磁場(chǎng)的邊緣效應(yīng)最為顯著。為減小邊緣效應(yīng)對(duì)最小電感的影響，轉(zhuǎn)子的極高需通過計(jì)算確定。6）定子極高為確保定子繞組有足夠的空間，定子極高一般大于轉(zhuǎn)子極高。資訊四開關(guān)磁阻電機(jī)的性能要求與特點(diǎn)4）氣隙長(zhǎng)度和轉(zhuǎn)子外徑開關(guān)磁阻電機(jī)選擇較小的氣隙會(huì)帶來較大的電感變化率，從而使電機(jī)獲得高轉(zhuǎn)矩密度、高效率；但氣隙越小，定子內(nèi)表面和轉(zhuǎn)子外表面的加工就越困難，電機(jī)成本就會(huì)越高。根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，開關(guān)磁阻電機(jī)的氣隙長(zhǎng)度應(yīng)等于或小于同轉(zhuǎn)子外徑感應(yīng)電機(jī)的氣隙長(zhǎng)度。資訊四開關(guān)磁阻電機(jī)的性能要求與特點(diǎn)2.開關(guān)磁阻電機(jī)的特點(diǎn)開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要有以下幾方面特點(diǎn)。（5）效率高、功耗小。由于開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子不存在繞組，降低了電機(jī)的銅耗，并且能在很寬的功率和轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)都保持高效率。（4）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速范圍寬。開關(guān)磁阻電機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，并且可以在較寬速度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)恒功率運(yùn)行，適用于頻繁起停及正反方向交替運(yùn)行的場(chǎng)合。（2）功率變換器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容錯(cuò)能力強(qiáng)。（3）可控參數(shù)多，調(diào)速性能好。（1）開關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、牢固，適于在高速、高溫環(huán)境下運(yùn)行。維護(hù)簡(jiǎn)單，具有良好的環(huán)境適應(yīng)能力。0102（3）在寬廣的轉(zhuǎn)速與功率范圍內(nèi)均具有較高的效率。開關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)比較大，目前致力于減小電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的控制方法是該領(lǐng)域的研發(fā)熱點(diǎn)之一。資訊五開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的特點(diǎn)相比于直流調(diào)速系統(tǒng)和交流調(diào)速系統(tǒng)來說，開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)。（2）調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠，能夠在惡劣條件下運(yùn)行。開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子無繞組、永磁體和集電環(huán)，只有硅鋼片疊壓而成的轉(zhuǎn)子鐵心，定子繞組為集中式繞組，端部接線短，是一種結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的電機(jī)。由于開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)矩方向與繞組電流方向無關(guān)，功率變換器只需要提供單向電流，因而其開關(guān)器件數(shù)量較少，并且開關(guān)器件與繞組串聯(lián)，不會(huì)出現(xiàn)傳統(tǒng)逆變器的直通短路故障。03（1）調(diào)速性能好。系統(tǒng)有4個(gè)可控參數(shù)：開通角、關(guān)斷角、繞組相電流幅值和直流電源電壓?？刂崎_通角可以實(shí)現(xiàn)對(duì)繞組電流