開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)有兩個(gè)基本特征： 1）開(kāi)關(guān)性， 開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)必須工作在一種連續(xù)的開(kāi)關(guān)模式； 2）磁阻性， 開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)為雙凸極可變磁阻電機(jī)， 它的結(jié)構(gòu)原則是轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)磁路的磁阻要有盡可能大的變化。其實(shí)常用的永磁電機(jī)由于轉(zhuǎn)子上嵌入了永磁體，也造成了轉(zhuǎn)子凸級(jí)磁阻變化，因而永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)矩中也包含了磁阻轉(zhuǎn)矩，但是磁阻轉(zhuǎn)矩在永磁電機(jī)中占比不大，所以一般忽略了這種轉(zhuǎn)矩成分。 

開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)工作原理

    開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)是利用轉(zhuǎn)子磁阻不均勻而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電機(jī)，又稱(chēng)反應(yīng)式同步電動(dòng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)及工作原理與傳統(tǒng)的交、直流電動(dòng)機(jī)有很大的區(qū)別。它不依靠定、轉(zhuǎn)子繞組電流所產(chǎn)生磁場(chǎng)的相互作用而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，而是依靠“磁阻最小原理”產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，即：“磁通總是沿著磁阻最小的路徑閉合，從而產(chǎn)生磁拉力，進(jìn)而形成磁阻性質(zhì)的電磁轉(zhuǎn)矩”和“磁力線具有力圖縮短磁通路徑以減小磁阻和增大磁導(dǎo)的本性”。
    開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的磁阻隨著轉(zhuǎn)子凸極與定子凸極的中心線對(duì)準(zhǔn)或錯(cuò)開(kāi)而變化，因?yàn)殡姼信c磁阻成反比，當(dāng)轉(zhuǎn)子凸極和定子凸極中心線對(duì)準(zhǔn)時(shí)，相繞組電感最大，磁阻最小，當(dāng)轉(zhuǎn)子凹槽和定子凸極中心線對(duì)準(zhǔn)時(shí)，相繞組電感最小，磁阻最大。下面以三相 12/8 極開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)為例進(jìn)行說(shuō)明，圖 2 表示該電機(jī)的一相電路的原理示意圖， S1、S2 是電子開(kāi)關(guān)，D1、D2 是二極管，E 是電源。

    假設(shè)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子在圖示位置時(shí)，開(kāi)關(guān) S1、S2 合上， A 相繞組通電，該相通過(guò)直流電源 E 進(jìn)行勵(lì)磁，電機(jī)內(nèi)將建立起以 OA 為軸線的徑向磁場(chǎng)，磁通通過(guò)定子軛、定子極、氣隙、轉(zhuǎn)子極、轉(zhuǎn)子軛等處閉合。通過(guò)氣隙的磁力線是彎曲的，此時(shí)磁路的磁阻大于定、轉(zhuǎn)子磁極軸線重合時(shí)的磁阻，因此，轉(zhuǎn)子將受到氣隙中彎曲磁力線的切向磁拉力產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的作用，使得轉(zhuǎn)子磁極的軸線 Oa 向定子 A 相磁極軸線 OA 運(yùn)動(dòng)，并受到該方向的力矩作用，即逆時(shí)針?lè)较颉５萇a運(yùn)動(dòng)到與OA軸線重合，磁阻最小，A相將不再產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，此時(shí)應(yīng)換一相導(dǎo)通，比如B相，則轉(zhuǎn)子將逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)另一個(gè)步進(jìn)角。如果連續(xù)不斷地按 A－B－C的順序分別給繞組通電，則電機(jī)轉(zhuǎn)子會(huì)逆著勵(lì)磁順序以順時(shí)針?lè)较蜻B續(xù)旋轉(zhuǎn)。反之，依次給C－B－A相通電，則電機(jī)會(huì)順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)向與相繞組的電流方向無(wú)關(guān)，只取決于相繞組通電的順序。

開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)特點(diǎn)
    開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)在近20年來(lái)日益得到關(guān)注，正是因?yàn)槠涮攸c(diǎn)明顯，優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)同樣突出，先說(shuō)說(shuō)優(yōu)點(diǎn)。
    1.系統(tǒng)效率高、節(jié)能效果好：在寬廣的調(diào)速和功率范圍內(nèi)，開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)整體比異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)效率高，在低速或輕載工作的狀態(tài)下效率能夠高10% 以上;與齒輪電機(jī)減速、二級(jí)皮帶輪減速、電磁調(diào)速等系統(tǒng)相比，開(kāi)關(guān)磁阻調(diào)速電機(jī)節(jié)電效果更明顯。
    2.起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，起動(dòng)電流小：開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)從電源側(cè)吸收較少的電流，在電動(dòng)機(jī)側(cè)可得到較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩達(dá)額定轉(zhuǎn)矩的200% 時(shí)、起動(dòng)電流僅為額定電流的30%，比之交流電動(dòng)機(jī)的300% 電流獲得100% 的轉(zhuǎn)矩的性能，優(yōu)勢(shì)非常明顯，特別適合于那些需要重載起動(dòng)、負(fù)載變化明顯、頻繁起停的場(chǎng)合。
    3.調(diào)速范圍廣，低速下可長(zhǎng)期運(yùn)行。由于開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)效率高，在低速下的溫升程度比額定工況時(shí)要低，不存在變頻調(diào)速低速運(yùn)行下電動(dòng)機(jī)發(fā)熱問(wèn)題。此外，開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)最高轉(zhuǎn)速不會(huì)像交流電動(dòng)機(jī)那樣受極數(shù)的限制，可以靈活地設(shè)定最高轉(zhuǎn)速。
    4.電機(jī)可頻繁起停，頻繁正、反轉(zhuǎn)：開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)四象限運(yùn)行控制靈活，在有制動(dòng)單元及制動(dòng)功率滿(mǎn)足要求的情況下，起停及正反轉(zhuǎn)切換可達(dá)每小時(shí)幾百次以上。
    5.缺相與過(guò)負(fù)載時(shí)仍可工作：出現(xiàn)電源缺相、電動(dòng)機(jī)或控制器任一相出現(xiàn)故障時(shí)，開(kāi)關(guān)磁阻調(diào)速電機(jī)輸出功率減小，但仍然可以運(yùn)行，當(dāng)系統(tǒng)超過(guò)額定負(fù)載120% 以上時(shí)，轉(zhuǎn)速只會(huì)下降，而不會(huì)燒毀電動(dòng)機(jī)和控制器。
    6.功率器件控制錯(cuò)誤不會(huì)引起短路：開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的上下橋臂功率器件和電機(jī)的繞組串聯(lián)，不存在發(fā)生功率器件控制錯(cuò)誤導(dǎo)致短路而燒毀的現(xiàn)象， 變頻器的主電路上下橋臂直接串聯(lián)，存在由于干擾或?qū)ㄥe(cuò)誤導(dǎo)致母線直接短路的可能性。

    然而，上帝是公平的，目前的電機(jī)都是優(yōu)缺點(diǎn)并存，任何一種電機(jī)都無(wú)法取代其它所有類(lèi)型的電機(jī)，開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)也具有以下缺點(diǎn)：
    1.轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)：開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)工作在脈沖供電方式中，瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大，轉(zhuǎn)速很低時(shí)，步進(jìn)狀態(tài)明顯，而且由于其本身的非線性，導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩控制困難。盡管目前研究SRD直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)等文章較多，但仍難以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的精確控制，在伺服等精密控制場(chǎng)合，SRD與其它類(lèi)型電機(jī)相比不具有優(yōu)勢(shì)。
    2.噪聲：開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)相繞組輪流導(dǎo)通，徑向力導(dǎo)致定子變形，換相時(shí)更明顯，電機(jī)噪聲大，減小振動(dòng)和噪聲是重要的研究課題，很多科研人員正在從電磁參數(shù)設(shè)計(jì)和調(diào)速方法以及電機(jī)結(jié)構(gòu)幾方面進(jìn)行研究加以改進(jìn)，但現(xiàn)在與其它電機(jī)相比，仍然噪聲偏大。

    3.位置檢測(cè)器：位置檢測(cè)器使得結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)變得遜色，降低了系統(tǒng)可靠性，因此探索實(shí)用的無(wú)位置檢測(cè)器的檢測(cè)方案是十分有必要的。目前國(guó)內(nèi)外研究較多的是用定子繞組的瞬態(tài)電感信息來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)位置檢測(cè)器方案，但距實(shí)際應(yīng)用還待進(jìn)一步深入研究。

開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)的區(qū)別
兩種電機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域不同，步進(jìn)電機(jī)是可以通過(guò)開(kāi)環(huán)控制實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行位置進(jìn)行精準(zhǔn)控制，開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)主要應(yīng)用于調(diào)速控制
開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電機(jī)的唯一區(qū)別是：SRM的開(kāi)通和關(guān)斷角是可以控制的； 而步進(jìn)電機(jī)是固定的。
    1、開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)有較大的電動(dòng)機(jī)利用系數(shù)，可以是感應(yīng)電動(dòng)機(jī)利用系數(shù)的1.2~1.4倍。
    2、電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)子上沒(méi)有任何形式的繞組；定子上只有簡(jiǎn)單的集中繞組，端部較短，沒(méi)有相間跨接線。因此，具有制造工序少、成本低、工作可靠、維修量小等特點(diǎn)。
    3、開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與電流極性無(wú)關(guān)，只需要單向的電流激勵(lì)，理想上公率變換電路中每相可以只用一個(gè)開(kāi)關(guān)元件，且與電動(dòng)機(jī)繞組串聯(lián)，不會(huì)像PWM逆變器電源那樣，存在兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件直通的危險(xiǎn)。所以，開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)SED線路簡(jiǎn)單，可靠性高，成本低于PWM交流調(diào)速系統(tǒng)。
    4、開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)形式對(duì)轉(zhuǎn)速限制小，可制成高轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)，而且轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，在電流每次換相時(shí)又可以隨時(shí)改變相匝轉(zhuǎn)矩的大小和方向，因而系統(tǒng)有良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。
    5、SRD系統(tǒng)可以通過(guò)對(duì)電流的導(dǎo)通、斷開(kāi)和對(duì)幅值的控制，得到滿(mǎn)足不同負(fù)載要求的機(jī)械特性，易于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的軟啟動(dòng)和四象限運(yùn)行等功能，控制靈活。又由于SRD系統(tǒng)是自同步系統(tǒng)運(yùn)行，不會(huì)像變頻供電的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)那樣在低頻時(shí)出現(xiàn)不穩(wěn)定和振蕩問(wèn)題。
    6、由于SR開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)采用了獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)方法以及相應(yīng)的控制技巧，其單位處理可以與感應(yīng)電動(dòng)機(jī)相媲美，甚至還略占優(yōu)勢(shì)。SRD系統(tǒng)的效率和功率密度在寬廣的速度和負(fù)載范圍內(nèi)都可以維持在教導(dǎo)水平。