若要建立一个更好的电机(和其相关的控制)系统CONTROL ENGINEERING China版权所有,可采用基于简单的、能应付恶劣环境的设计,可消除永磁,大部分用户更愿意采用这种技术。但就目前的业务状况以及对SR技术潜在用户的客观的评价来看,这一理念并没有在开关磁阻(SR)电机中推广开来。
SR电机也曾在商业市场中经历过繁荣和兴旺,(如Emerson电机在Maytag Neptune洗衣机的应用),但在随后的几年中,这一市场慢慢归于平淡。这并不是说,SR技术是新技术。事实上,一个SR电机算是各种电机类型中的一代老前辈,它在其名称出现之前就能提供无刷DC的模式。
目前SR技术注重于某一专注领域,如罩内(underhood)汽车和工业领域。
简单且适应性强
在Baldor Electric 看来www.cechina.cn, 简单,但具有可靠的结构"是SR电机的主要优势之一。例如控制工程网版权所有,在轴上只有钢迭片结构包括转子,没有AC感应和有刷DC电机中的线圈或电机鼠笼。
Baldor产品经理Bryan Lawson认为,这就是所谓的被动转子设计,定子相位以电子形式转换产生移动的磁场,而转子则同步移动。凸极
SR电机的性能和它的控制包括高速特性(通常可达到100,000 rpm)、高效宽速度/转矩范围、良好的耐热和振动特性、以及高功率密度(power density)。
SR电机的性能还包括在损失了一个相位时能减少转矩输出。Lawson先生在谈及这一特性时用了"有趣"这个字眼,虽然这个特性在应用中并不常见。如果SR电机能在损失转矩的情况下仍能运行,那么它足以应付各种情况。
老牌SR产品供应商Emotron AB把SR电机比作一台"耐用的无刷机器"。Emotron R&D 经理Jürgen Reinert认为,一旦一台SR电机驱动开始运行,它就很少出错。转子定位信息需要用作运行SR电机,反馈也对闭环速度控制有帮助。特别是当反馈采用的是间接无传感方式时,在安装上更为简便,而且还可省却速度传感器线缆。
Dana汽车系统集团对于SR汽车技术中心十分重视。其高端产品开发主管John Hickey,除了SR上述的提及的优点外,他还谈到了电机的易于冷却的特性,原因是因为转子没有产生热。而且,一个SR交流发电机可在汽车怠速时产生更多功率。Hickey认为,相比于AC同步(伺服)和无刷DC电机,SR电机还有一些其他的独特特性。
控制的重要性
SR电机结构简单,它依赖控制电气元件以获得额定性能。SR控制系统中数字信号处理器和专用的算法对精确的时间电流脉冲反馈十分重要,反馈涉及电机线圈相关的转子和定子位置CONTROL ENGINEERING China版权所有,这可产生最大的转矩。这种最佳的情况出现在电机位置反馈是可用的情况下。在更高的速度下,特殊的方法允许位移数据从电机特性的在运行的电机的测量值中得出,不需要正式的反馈。
Lawson还认为,SR控制与其他的多相电机十分相似。一个不同之处是能减少功率开关的个数,仅为原来的一半,因为相位电流不需要双极的(或反转)。但是,集成功率模块供应商仍然使用相同的功率设备。相反,连接允许使用多种连接,以共用输出电流。SR在这里的优点是,连接温度的改变没有每相位的独立连接那么严格,功率设备的可靠性和使用寿命也在不断提高。
Emotron认为,SR技术近期并没有真正意义上的突破。对于复杂控制和电机的精确设计仍然需要最小化转矩波动(torque ripple)和噪声。当转矩质量或低噪声成为重要参数时,SR电机并非是最佳的选择。在这样的应用中,无论是AC感应电机还是无刷DC结构都能提供一个更为简单的方法
Reinert认为,特殊软件和模拟工具已经历经多年的开发,能处理SR电机的非直觉设计。现在,这一状况已经得到了改变,更多重点开始放在经验的方法上。"目前的模拟工具足够应对大多数的情况,并且可以用作实际测量和原型的补充。
软件工具也在增强控制功能。Baldor的Lawson还认为,未知电机控制设置算法的提高,将允许更为简单的SR电机和驱动的运行,哪怕没有匹配的设置或者由产品不同的制造商提供。
限制消极作用
SR电机和控制能在低速甚至在零速度下产生高转矩。相位与相位的电流脉冲产生转矩也刺激电机结构www.cechina.cn,产生类似捶打的噪音,而且转矩波动也比交流电机更大。Lawson认为,如果在项目进程中不及早考虑,SR本身的噪音最终会使产品令人失望。
SR驱动另一个吸引人之处在于需要高转矩,能忍受一些转矩波动和噪音。
Dana 的Hickey认为,SR电机的相互作用的噪音和转矩波动的问题能得到"很好的处理",通过设计细节的注意,比如选择合适的相位数字、定子和转子