1. 概述
开关磁阻电机是80年代初随着电力电子、微电脑和掌握技能的迅猛发展而发展起来的一种新型调速驱动系统，具有构造大略、运行可靠及效率高档突出特点，成为互换电机调速系统、直流电机调速系统和无刷直流电机调速系统的强有力的竞争者，引起各国学者和企业界的广泛关注。跨国电机公司Emerson电气公司还将开关磁阻电机视为其来世纪调速驱动系统的新的技能、经济增长点。目前开关磁阻电机已广泛或开始运用于工业、航空业和家用电器等各个领域。随着对开关磁阻电机认识的深入，其运用必将更为普遍。本文简要先容了开关磁阻电机的事情事理和特点，以及在家电业的运用概况。
2.事情事理和特点
图1所示是开关磁阻电机的范例构造事理图，电机为双凸极构造。转子仅由叠片叠压而成，既无绕组也无永磁体；定子各极上绕有集中绕组，径向相对极的绕组串联，构成一相。其事情事理遵照“磁阻最小事理”— —磁通总是要沿磁阻最小的路径闭合，因磁场扭曲而产生磁阻性子的电磁转矩。
顺序给A－B－C－D相绕组通电，则转子便按逆时针方向连续迁徙改变起来。当主开关管S1、S2导通时，A相绕组从直流电源V接管电能；而当S1、S2关断时，绕组电流利过续流二极管D1、D2，将剩余能量回馈给电源V。因此，开关磁阻电机具有再生的能力，系统效率高。
对开关磁阻电机的理论研究和实践证明，该系统具有许多显著的特点：
（1）电机构造大略、坚固，制造工艺大略，本钱低，可事情于极高转速；定子线圈嵌放随意马虎，端部短而稳定，事情可靠，能适用于各种恶劣、高温乃至强振动环境。 （2）损耗紧张产生在定子，电机易于冷却；转子无永磁体，可许可有较高的温升。 （3）转矩方向与电流方向无关，从而可最大限度简化功率变换器，降落系统本钱。
（4）功率变换器不会涌现直通故障，可靠性高。
（5）起动转矩大，低速性能好，无感应电动机在起动时所涌现的冲击电流征象。 （6）调速范围宽，掌握灵巧，易于实现各种分外哀求的转矩－速率特性。
（7）在宽广的转速和功率范围内都具有高效率
（8）能四象限运行，具有较强的再生制动能力。
与当前广泛运用的变频调速感应电动机比较，开关磁阻电机在本钱、效率、调速性能、单位体积功率、可靠性、散热性等都具有明显的上风或竞争力。图2是不同功率等级开关磁阻电机和变频调速感应电机的效率比较（功率均折算到1500r/min），如果说第一代开关磁阻电机（1983年研制）在小功率范围的效率比高效变频调速感应电动机低，第二代开关磁阻电机（1988年研制）的效率已全面超过了高效变频调速感应电动机。
更难得的是，开关磁阻电机在宽广的速率和功率范围内都能保持较高的效率，这是变频调速感应电动机难以比拟的。感应电动机要取得与直流电机附近的调速特性需采取繁芜的矢量掌握系统，而开关磁阻电机通过调度开通角、关断角、电压和电流，可以得到不同负载哀求的机器特性，掌握大略、灵巧，能随意马虎地实现软启动和四象限运行，而且由于这是一种纯逻辑的掌握办法，很随意马虎智能化，通过修正软件调度电机事情特性知足不同运用哀求。
由于开关磁阻电机固有的转矩颠簸，可能导致较大的噪声和振动，事实上这种情形的发生每每与电机设计和掌握的不合理干系，通过优化电机设计和掌握策略，转矩颠簸和噪声完备可以得到有效的抑制，精确认识到这一点对开关磁阻电机的开拓和运用是很主要的。SRD Ltd.公司开拓的伺服运用开关磁阻电机，转矩颠簸仅为0.05%。
图3 为132机座开关磁阻电机的声压级，及与同机座号变频感应电动机噪声的比较，在额定事情点的噪声已比变频感应电动机噪声低，且应把稳到开关磁阻电机具有10kW的额定功率，而变频感应电动机只有7.5kW额定功率。近年研究的最优励磁掌握策略、两次换流掌握策略、电机噪声根源、定子振动模态、定子固有频率打算等成果对降落电机噪声都有积极的促进浸染。随着设计和制造水平的提高，噪声必将进一步降落。
与变频调速的另一类电机永磁无刷直流电动机比较，开关磁阻电机在本钱、调速性能、可靠性和散热性等依然保持上风，但和变频感应电动机一样都存在励磁惩罚（既励磁电损耗）的问题，效率和单位体积功率稍显不敷。
但在一些运用处所，开关磁阻电机在效率和输出功率依然具有上风。文献5给出一种低压大转矩伺服运用两种电机的比较数据，开关磁阻电机与无刷直流电动机的输出转矩比为2.04，系统效率比2.04，迁徙改变惯量比0.422。目前永磁式开关磁阻电机也在研究，初步的测试结果表明效率和单位体积功率的不敷完备可以战胜。
3.在家电业的运用概况
近20年来，开关磁阻电机的运用和发展取得了明显的进步，已成功地运用于电动车驱动、通用工业、家用电器和纺织机器等各个领域，功率范围从10W到5MW，最大速率高达100000 r/min。以下简要先容开关磁阻电机在家电行业中的运用实例。 开关磁阻电机最初的运用领域便是电动车。
我国摩托车从90年代初的71.9万辆起，每年以140％旁边的速率增长。1995年年产达783.6百万辆，1997年年产量已超过1000万辆，是天下摩托车产量的第一大国，摩托车燃油所造成的环境污染，已到了必须采纳方法的地步，其最好的对策是采取电动摩托车。
我国又是一个自行车王国，随着城市范围的扩大，人力自行车显得太慢太费力，电动自行车则是一个很好的代步工具。目前电动摩托车和电动自行车的驱动电机紧张有永磁无刷及永磁有刷两种，然而采取开关磁阻电机驱动有其独特的上风。
图4a为美国Tridelta工业公司开拓的开关磁阻电机驱动的助力车，原动力为小型汽油发动机。当高能量密度和系统效率为关键指标时，开关磁阻电机变为首选工具。图4b为美国EMB公司开拓的电动摩托车，采取两相开关磁阻电机驱动。
开关磁阻电机在电动车的运用充分表示该系统许多明显的优点：
（1）开关磁阻电机不仅效率高，而且在很宽的功率和转速范围内都能保持高效率，这是其它类型驱动系统难以达到的。这种特性对电动车的运行情形尤为适宜，有利于提高电动车的续驶里程。
（2）开关磁阻电机很随意马虎通过采取适当的掌握策略和系统设计知足电动车四象限运行的哀求，并且还能在高速运行区域保持强有力的制动能力。
（3）开关磁阻电机有很好的散热特性，从而能以小的体积取得较大的输出功率，减小电机体积和重量。
（4）通过调度开通角和关断角，开关磁阻电机完备可以达到它激直流电机驱动系统良好的掌握特性，而且这是一种纯逻辑的掌握办法，很随意马虎智能化，从而能通过重新编程或更换电路元件，方便地知足不同运行特性的哀求。
（5）开关磁阻电机无论电机还是功率变换器都十分坚固可靠，无需或很少须要掩护，适用于各种恶劣、高温环境，具有良好的适应性。
在食品加工机器中，开关磁阻电机显现出其独特的上风：
（1）体积小。
（2）不烧电机。
（3）没有或只有小的齿轮减速比。
（4）电机形状设计灵巧，适应性好（“扁平”或“苗条”）。
（5）安全停机。
（6）速率离散可选或连续可调。
（7）易实现分外哀求的机器特性（软件编程）。
图5为某食品加工机器用普通电机和开关磁阻电机比拟，开关磁阻电机构造、体积、特性上的上风非常明显，降落了电机本钱，提高了产品的可靠性。
随着人们生活水平的提高，洗衣机已逐渐深入千家万户，洗衣机也经历了手动机械洗衣机、半自动洗衣机、全自动洗衣机的发展过程，并不断智能化。洗衣机电机也由大略的有级调速电机发展为无级调速电机。
开关磁阻电机由于低本钱、高性能、智能化已开始运用于洗衣机，在美国高档洗衣机中已小批量采取，并取得明显的优点：
（1）很低的洗涤速率。
（2）良好的衣物分布性。
（3）滚筒平衡性好。
（4）快速安全停机。
（5）软起动。
（6）电流限幅。
（7）最大速率高，低速转矩大。
（8）机器特性易调度。
（9）对水温、水流等易于智能掌握。
图6为地板磨光机和所用的开关磁阻电机，新系统具有：
（1）软起动，起、制动平滑。
（2）事情转速高，产生镜面磨光效果。
（3）速率保护防止危险的飞逸，担保磨光的同等性。
（4）电机无电刷和永久磁钢，降落材料本钱和劳动本钱，减少了产品掩护，担保了产品龟龄命。
（5）效率由原系统的55%提高到75%。
（6）体积小、重量轻，操作随意马虎。
（7）电机适用于各种尺寸的地板磨光机。
4 结束语
作为一种新型调速驱动系统，开关磁阻电机以其构造大略、低本钱、高效率、优秀的调速性能和灵巧的可控性，愈来愈得到人们的认可和运用，成为互换电机调速系统、直流电机调速系统和无刷直流电机调速系统的强有力竞争者，随着设计和制造水平的提高，专用掌握芯片和集成功率器件的开拓，开关磁阻电机必将得到更为广泛运用。
