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磁阻電動機

鎖定
磁阻電動機是一種同步電動機,它利用轉子磁阻不均勻而產生的轉矩工作。它是結構最簡單的電機之一,但由於其同步控制困難,沒有得到發展和應用。近些年,隨着技術突破,開關磁阻電動機(Switched Reluctance Motor,簡稱SRM)迅速發展。
磁阻電動機其運行原理是磁通總要沿着磁阻最小的路徑閉合,因此鐵心在移動到最小磁阻位置時,其主軸線必與磁場的軸線重合。
中文名
磁阻電動機
外文名
Reluctance motor
解    釋
產生轉矩的小功率同步電動機
應    用
同步電動機

磁阻電動機簡介

利用轉子磁阻不均勻而產生轉矩的小功率同步電動機,又稱反應式同步電動機磁阻電機是結構最簡單的電機之一,很早就有人關注和研究它的應用,但是過去由於其同步控制困難,一直限制了磁阻電機的發展和應用。隨着現代功率電子技術、微機控制技術和計算機輔助設計技術的迅速發展,開關磁阻電動機(Switched Reluctance Motor,簡稱SRM)的應用得到了迅速發展。開關磁阻電動機以其調速性能好、結構簡單、效率高、成本低等特點,已在迅猛發展的調速電動機領域爭得了一席之地,並在牽引運輸、通用工業、航空工業、家用電器等領域得到了較廣泛得應用。 [1] 

磁阻電動機同步電動機

同步電動機是一種交流電動機轉子旋轉速度與所提供交流電頻率相同。原理是由交流電電動機定子處產生旋轉磁場,使電動機轉子旋轉。
在同步電動機的轉子有電磁鐵永久磁鐵,使用永久磁鐵的稱為永磁同步電動機。同步電動機的定子所產生的磁場吸引轉子磁場的異極,由於定子所產生的磁場是以若干速度旋轉,因此轉子會隨着定子磁場的旋轉速度,以相同的速度旋轉。
同步電動機的特點是轉速固定,不受電源電壓的影響。只要電動機的負載低於其最大轉矩,轉速也不會受負載的影響。由於這種特性,同步電動機只能使用變頻器進行調速。
無載的同步機即是同步調相機(Synchronous Condenser),其電流相位超前於電壓,為一個電容性負載。因此,若一供電系統的負載為落後功率因數,可以無載的同步電動機來改進其功率因數,但此方法的運作成本十分高。電力公司可使用靜止無功補償器(Static VAR Compensator)來提供無功功率(Q)。 [2] 

磁阻電動機磁阻

磁阻,是一個與電路中的電阻類似的概念。電流總是沿着電阻最小的路徑前進;磁通量總是沿着磁阻最小的路徑前進。磁阻與電阻一樣,都是一個標量 [3] 

磁阻電動機開關磁阻電動機

開關磁阻電動機也稱為切換式磁阻馬達,源於1838年,開關磁阻電動機和一般直流馬達不同,繞組是在定子上的,而不是在轉子上,因此電力不需藉由電刷及換相器等零件傳輸,機械結構比較簡單,但其驅動器需將電力提供給不同的繞組,在配合先進的電子零件下,這個已不是問題,開關磁阻電動機是近代常用的馬達,其好處是轉子沒有磁鐵,製造成本低,馬達體積小,但其缺點是轉矩漣波。

磁阻電動機電刷

電刷(Brush)是電機的一個重要組成元件,負責在旋轉部件與靜止部件之間傳導電流。因較多用石墨製成,故也稱碳刷
電刷多裝配於換向器滑環上,是一個滑動型接觸體。需有光滑、耐磨、導電性良好等特性。根據不同的應用,它們要麼是部分金屬部件(銅,銀,鉬),豐富或完全由金屬製成。
實際使用中,一個滑環通常配最少兩個電刷,避免因單個電刷接觸不良而變成斷路

磁阻電動機轉矩漣波

轉矩漣波馬達在旋轉時,其輸出轉矩週期性變化的情形,依設計方式的不同,許多馬達都會有類似的情形。轉矩漣波的量測是在馬達完整旋轉一圈後.量測最大轉矩和最小轉矩之間的差,一般會用百分比顯示。
像磁卡轉矩就是轉矩漣波的一種,磁卡轉矩是因為定子繞組的少許不對稱,轉子的磁鐵或磁阻也不是軸對稱,因此造成轉子在不同位置時,有不同的磁阻。像磁阻馬達也會有轉矩漣波過大的問題。
轉矩漣波的問題可以透過仔細的設計馬達繞組分佈,或是用實時控制來產生繞組電力來減少。 [3] 
參考資料
  • 1.    Herman, Stephen. Industrial Motor Control. 6th ed. Delmar, Cengage Learning, 2010. Page 251.
  • 2.    Laughton M.A. and Warne D.F., Editors. Electrical engineer's reference book. 16th ed. Newnes, 2003. Page 19-4.
  • 3.    William H. Yeadon, Alan W. Yeadon. Handbook of small electric motors. McGraw-Hill Professional, 2001. Page 4-134.