磁阻電機是一種連續運行的電氣傳動裝置，其結構及工作原理與傳統的交、直流電動機有很大的區別。它不依靠定、轉子繞組電流所產生磁場的相互作用而產生轉矩，而是依靠“磁阻最小原理”產生轉矩。
基本介紹
- 中文名：磁阻電機
- 外文名：Reluctance motor
- 分類：電氣傳動裝置
- 原理：磁阻最小原理
- 發動：電流
- 性質：電機
簡介,結構原則,磁阻效應,永磁電機,直流電機,交流電機,
簡介
主要是橫軸與縱軸磁導不同，依靠這種磁導的變化產生同步轉矩 (亦稱磁阻力矩) 維持電機以某一特定的同步轉速運行。磁阻力矩的產生可用圖1中磁力線被扭斜的形象加以描述。
圖1當磁阻式同步電動機轉子的d軸與定子的磁極中心線重合時，磁力線和d軸平行通 過氣隙，轉子。但當轉子處於圖1 (b) 所示的位置時，磁力線被扭斜，而磁力線 的閉合迴路磁阻應最小，所以產生一個切向力F，在切向力F的作用下，轉子沿逆時 針方向轉動，力求回到圖1 (a) 的狀態。當定子為三相或二相或單相電容分相運 行時，在空間產生一個旋轉磁場，旋轉磁場的旋轉相當圖4.3-1中定子磁極N、S在空 間旋轉，轉子不動則定子磁極和轉子之間必然出現圖1 (b) 所示的狀態，切向力 F必然產生，所以在F作用下轉子沿旋轉磁場方向旋轉。
磁阻式同步電動機定子結構和普通的同步電機或異步電機相同，主要採用兩相繞組或單相電容分相啟動或運行的單相繞組。
所謂“磁阻最小原理”，即：“磁通總是沿著磁阻最小的路徑閉合，從而產生磁拉力，進而形成磁阻性質的電磁轉矩”和“磁力線具有力圖縮短磁通路徑以減小磁阻和增大磁導的本性”。
結構原則
在轉子旋轉時，磁路的磁阻要有儘可能大的變化。所以，該電動機的定、轉子均採用雙凸極結構，並用矽鋼片疊制而成。在每個定子磁極上都裝有簡單的集中繞組，並把徑向相對的兩個定子磁極上的繞組以串聯或並聯的方式構成一相。在轉子上無任何繞組，也無永磁體。按照電動機的相數，可分為奇數相和偶數相。按照電動機的磁路結構，可分為兩極型長磁路結構和四極型短磁路結構。按照電動機的通電勵磁模式，有單相勵磁和多相勵磁之分。
磁阻效應
磁阻效應是指電阻在磁場中增加的現象。磁阻效應在半導體中尤為顯著。效應的大小通常用電阻的改變數和電阻本身的比值來量度：
在磁場中，由於Lorentz力的作用，一般來說載流子的運動將發生偏轉，這是產生磁阻效應的原因。但在等能面為球形的簡單能帶的情形下，縱向磁阻為零。因為在此情形下，漂移速度與磁場平行. 磁場的存在並不改變載流子的漂移運動，但橫向磁阻一般不為零。在橫向磁場下，作漂移運動的載流子同時受到Lorentz力和由Hall電場產生的靜電力的作用。這兩種力的作用在總體上相互抵消，使橫向電流為零。 但在動量弛豫時間依賴於能量的情形下，不同能量的載流子有不同的平均(漂移)速度，所受Lorentz力的大小並不相同。只是某一特定能量(平均速度)的載流子所受Lorentz力與靜電力完全抵消。高於和低於此能量(平均速度)者，所受合力分別指向相反的方向，使載流子的漂移運動向兩邊偏轉。 這將導至電流減小，即導至橫向磁阻效應。但應指出在簡單能帶情形下，當弛豫時間與能量無關時，橫向磁阻為零。
永磁電機
是磁阻電機的另一種形式。它與普通磁阻電機的區別在於，在每個電機齒上安裝有永磁體。電機運行時當定子繞組產生的磁場與永磁體磁場方向相同時，磁場可以從齒部流通。而當定子繞組產生的磁場與永磁體磁場相反時，齒的內部形成了迴路，磁場無法通過齒部。這樣就好像是磁路的開關，因此得名。開關磁阻電機的優點在於，電機的最大轉矩將由於存在永磁體而增大。但每一個周期，永磁體的功率都為0。即永磁體並不提供能量，而且這種電機的轉矩脈動將有所增加。
直流電機
直流電機（direct current machine）是指能將直流電能轉換成機械能（直流電動機）或將機械能轉換成直流電能（直流發電機）的旋轉電機。它是能實現直流電能和機械能互相轉換的電機。當它作電動機運行時是直流電動機，將電能轉換為機械能；作發電機運行時是直流發電機，將機械能轉換為電能。
直流電機的結構應由定子和轉子兩大部分組成。直流電機運行時靜止不動的部分稱為定子，定子的主要作用是產生磁場，由機座、主磁極、換向極、端蓋、軸承和電刷裝置等組成。運行時轉動的部分稱為轉子，其主要作用是產生電磁轉矩和感應電動勢，是直流電機進行能量轉換的樞紐，所以通常又稱為電樞，由轉軸、電樞鐵心、電樞繞組、換向器和風扇等組成。
直流發電機是把機械能轉化為直流電能的機器。它主要作為直流電動機、電解、電鍍、電冶煉、充電及交流發電機的勵磁電源等所需的直流電機。雖然在需要直流電的地方，也用電力整流元件，把交流電轉換成直流電，但從某些工作性能方面來看，交流整流電源還不能完全取代直流發電機。
直流電動機是將直流電能轉換為機械能的轉動裝置。電動機定子提供磁場，直流電源向轉子的繞組提供電流，換向器使轉子電流與磁場產生的轉矩保持方向不變。根據是否是否配置有常用的電刷-換向器可以將直流電動機分為兩類，包括有刷直流電動機和無刷直流電動機。
無刷直流電機是近幾年來隨著微處理器技術的發展和高開關頻率、低功耗新型電力電子器件的套用，以及控制方法的最佳化和低成本、高磁能級的永磁材料的出現而發展起來的一種新型直流電動機。
無刷直流電機既保持了傳統直流電機良好的調速性能又具有無滑動接觸和換向火花、可靠性高、使用壽命長及噪聲低等優點，因而在航空航天、數控工具機、機器人、電動汽車、計算機外圍設備和家用電器等方面都獲得了廣泛套用。
按照供電方式的不同，無刷直流電機又可以分為兩類：方波無刷直流電動機，其反電勢波形和供電電流波形都是矩形波，又稱為矩形波永磁同步電動機；正弦波無刷直流電動機，其反電勢波形和供電電流波形均為正弦波。
交流電機
“交流電機”是用於實現機械能和交流電能相互轉換的機械。由於交流電力系統的巨大發展，交流電機已成為最常用的電機。交流電機與直流電機相比，由於沒有換向器（見直流電機的換向），因此結構簡單，製造方便，比較牢固，容易做成高轉速、高電壓、大電流、大容量的電機。交流電機功率的覆蓋範圍很大，從幾瓦到幾十萬千瓦、甚至上百萬千瓦。20世紀80年代初，最大的汽輪發電機已達150萬千瓦。交流電機是由美籍塞爾維亞裔科學家尼古拉·特斯拉發明的。
用單相電容式電機說明：單相電機有兩個繞組，即起動繞組和運行繞組。兩個繞組在空間上相差90度。在起動繞組上串聯了一個容量較大的電容器，當運行繞組和起動繞組通過單相交流電時，由於電容器作用使起動繞組中的電流在時間上比運行繞組的電流超前90度角，先到達最大值。在時間和空間上形成兩個相同的脈衝磁場，使定子與轉子之間的氣隙中產生了一個旋轉磁場，在旋轉磁場的作用下，電機轉子中產生感應電流，電流與旋轉磁場互相作用產生電磁場轉矩，使電機旋轉起來。
