一種像磁阻電機這樣的電動機包含一個不包括任何繞組的鐵磁轉子，但它會感應出非永久磁極，該轉子利用磁阻產生轉矩。這種電機是單獨勵磁電機，該電機使用的轉子是非對稱轉子。

目前磁阻電機有不同類型，主要包括同步磁阻電機、可變磁阻電機、開關磁阻和可變步進磁阻電機。在本文中，小編將簡單介紹下同步磁阻電機的工作原理、結構特點和優缺點等內容。

基本概念

同步磁阻電動機是同步電動機的一種，該電機的轉矩是由于通過轉子的直軸和正交軸的磁導率的差異，它沒有永磁體或勵磁繞組。目前，這種類型的電機由于其簡單而堅固的結構而變得非常流行，成為電動和混合動力汽車的一種選擇。

同步磁阻電動機的主要優點主在于不存在籠型轉子的損耗，因為與相同尺寸的IM(感應電機)相比，該電機允許更高的永久扭矩。

同步磁阻電機的主要特點主要有以下幾點內容：

與感應電機驅動相比，基于磁場的控制算法簡單。

準確的扭矩是可以合理設計的，不會影響轉子的溫度。

與感應電機和永磁體等其他電機相比，該電機的轉子成本低。

結構特點

同步磁阻電機的結構類似于凸極同步電機。該電機的轉子不包括任何勵磁繞組，但定子包括三相對稱繞組。該繞組將在氣隙內產生正弦旋轉磁場，當轉子內產生感應磁場時，可產生磁阻轉矩。該轉子具有使轉子在最小磁阻位置處通過定子磁場連接的趨勢。

目前在磁阻電機中，轉子的設計可以使用軸向內的鐵片來完成，鐵片通過非磁性材料分隔。這種電機性能類似于感應電機，但與感應電機相比，它的效率可能更高，因為轉子內沒有銅損，簡單，成本更低，結構堅固。

該電機主要設計用于大功率應用，主要可以分為：

軸向層壓

徑向層壓

磁阻電機主要用于以較低的成本提供極高的功率密度，使其非常適合多種應用。主要缺點是一旦在較低速度下運行時轉矩波動較大，并通過轉矩波動引起噪聲。另外，該電機的定子主要包括電磁凸極，相當于BLDC電機。

同步磁阻電機轉子包括軟磁材料，如疊層硅鋼。這種材料包括多個突起，它們的工作方式類似于具有磁阻的凸磁極。與電機中的定子磁極相比，轉子磁極更少，從而減少了轉矩脈動并通過完全連接來停止磁極。

一旦轉子磁極位于兩個相鄰定子磁極的中間，則轉子磁極完全處于未對準的位置。對于轉子磁極來說，這是磁阻的最大位置。在對齊的位置，許多轉子磁極與幾個定子磁極完全連接并且處于磁阻較小的位置。

當定子磁極被激活，那么轉子的轉矩將以某種方式降低磁阻。因此，可以將相鄰的轉子磁極從未連接位置拉出，通過定子磁場連接。為了保持旋轉，定子磁場應通過不斷拉動轉子而在轉子磁極之前轉動。

某些類型的電動機的替代品將使用三相交流電源運行。目前大多數可用的設計都是開關磁阻型，因為電子換向為啟動電機、電機速度控制和平穩運行提供了重要的控制優勢。

同步磁阻電機的主要特點是在同步速度下效率高，無需使用稀土永磁體材料。這些電機主要允許通過特定的轉子疊片設計連接的分布式正弦交流定子繞組，并且通過簡單、慣性較小的旋轉組件設計提供同步速度操作。同步磁阻電機適用于需要高效運行的轉矩較小的應用。

工作原理

同步磁阻電機的定子包括一個稱為主繞組的單個繞組。但是，這個繞組不能產生旋轉磁場。因此，對于旋轉磁場的產生，至少應該有兩個繞組通過特定的相位角分開。因此，電機的定子包括一個額外的繞組，稱為輔助繞組。該繞組包括一個與其串聯的電容器。

因此，載流繞組之間以及等效磁通之間存在相位差異。這兩個磁通量響應產生旋轉磁場，這被稱為分相法產生旋轉磁場。磁場速度只是同步速度，這個速度可以通過定子繞組纏繞的極數來決定。轉子裝有短路的銅條或鋁條，它像感應電動機的鼠籠式轉子一樣工作。

如果將鐵部件設置在磁場中，則它會在磁阻最小的地方連接以被磁力鎖定。同樣，磁阻電機內的轉子試圖通過旋轉磁場的軸線在磁阻最小的地方連接自身。但是，由于轉子不活動，一旦轉子停止，就無法實現。

因此，同步磁阻電機的轉子開始像鼠籠感應電機一樣以接近同步速度旋轉。一旦轉子的速度同步，那么定子的磁場會將轉子拉到磁阻最小的位置，以保持其磁鎖定。之后，轉子繼續轉動，其速度相當于同步速度。

磁阻扭矩只不過是施加的扭矩，因此，磁阻電機最終像同步電機一樣運行。當然，轉子阻力要小，它的組合慣性和負載必須很低，才能像同步電機一樣運行電機。

轉矩方程

其實，如果磁體被消磁，則永磁同步電機和同步磁阻電機的工作情況相似。同步磁阻電機的轉矩方程如下所示。該方程包括兩個分量，第一個分量是因為磁場，所以這個分量必須去掉，才能得到扭矩方程。

在下式中，另外一個分量可以定義為磁阻轉矩。

因此，磁阻電機產生的轉矩可以表示如下：

在上面的等式中，'Te' 是產生的扭矩、'P' 是極數、'Ψ' 是通過勵磁電流的感應磁鏈、“Lds”是直軸電感、“Lqs”是正交軸電感、'δ' 是扭矩角。

同步磁阻電機堅固耐用，成本低且效率高。這些電機以極高的速度運行。傳統的電機效率低，功率因數低，扭矩密度低，因為凸極低，即Ldm/Lqm的比率低。但是，目前通過各向異性設計開發的這些電機具有高Ldm/Lqm比，這大大提高了功率因數、效率和扭矩密度。

相量圖

同步磁阻電機的相量圖如下圖所示。該電機最重要的特點是它的恒速。一開始，如果轉子無法通過定子的磁場連接，那么在這種情況下一般會想到阻尼繞組，其也用于同步電機。這些繞組的布置可以在產生阻尼轉矩的極靴內完成，因為轉子和定子磁場之間的相對速度存在差異。

一旦轉子無法通過定子連接，就會發生這種情況。阻尼轉矩的產生取決于楞次定律，可使用該定律解釋其構造的原因，即轉子和定子磁場之間的速度差異。因此，阻尼轉矩使轉子的繞組移動，從而通過定子磁場被磁性鎖定。之后，轉子在其余時間以同步速度工作。

在上面的同步磁阻電機的相量圖中，圖中d軸和q軸等兩個軸是根據電機的雙軸理論定義的。同樣，可以定義Vd和Vq，它們是d和q軸上的電壓。這里，γ是“Is”(定子電流)和d軸之間的角度。像轉子角一樣，這也可以定義，一旦產生同步轉矩，它就是轉子角的作用。

主要優缺點

同步磁阻電機的優點包括以下幾點內容：

具有較小的轉矩脈動。

該電機的轉子結構可以通過使用低成本和高強度的材料來完成。

該電機的運行可以使用標準的PWM交流逆變器來完成。

可以在極高的溫度下工作。

結構既堅固又簡單。

具有高速容量。

在該電機中，零轉矩時不需要勵磁，因此消除了電磁旋轉的損耗。

退磁無后顧之憂，因此，與永磁電機相比，這些電機更可靠。

由于該電機的簡單性，它可以在多電機驅動器中使用，通過一個公共電源同步操作多個電機。

同步磁阻電機的缺點包括以下幾點內容：

與感應電機相比，這些電機價格昂貴。

需要通過轉子位置傳感器以及無傳感器控制將速度與逆變器的o/p頻率同步。

與感應電動機相比，該電動機的功率因數較小，但較重。

通過使用變頻驅動器工作。

主要應用

同步磁阻電機的應用包括以下內容：

由于成本低、結構堅固、固有的簡單性等，適用于纖維紡紗廠等低功率應用。

用于需要恒定速度的應用，例如計時設備、留聲機、控制設備、錄音儀器等。

類似于輸送機內的比例裝置或泵。

用于轉盤、調節器、同步輸送機、計量泵、合成纖維制造裝置。

用于折疊機、包裝機和輔助計時機。

總結

以上就是關于同步磁阻電機的基礎內容概述。該電機提供了一種可持續的環境解決方案，以減少由于不存在磁鐵以及提高效率而對環境造成的整體影響。

此外，同步磁阻電機的本質是一種具有磁阻性質的同步電機，其運行原理與開關磁阻電動機相似，與傳統的交、直流電動機有著根本的區別。同步磁阻電機遵循磁通總是沿著磁阻最小路徑閉合的原理，通過轉子在不同位置引起的磁阻變化產生的磁拉力形成轉矩，具有結構簡單、堅固耐用、效率高、調速范圍廣、成本較低等優點。