汽车行业流行的开关（同步）磁阻电机工作原理是什么？

直到20世纪80年代和90年代，开关（同步）磁阻电机才开始在电机中流行起来，最早出现在1838年和1851年，直到1971年，第一台开关磁阻电机才首次获得专利，这种类型的电机最初的设计是依靠笼型绕组来实现的，这严重限制了其电磁设计。随着这项技术的发展，基于计算机算法（用于相位开关的静态功率变换器和用于跟踪电机速度的频率-电压变换器）和传感器的新控制系统得到了改进。这些传感器能够在每一个时刻确认转子的位置，从而能够以电子方式控制相位变换，从而有助于以消除绕笼，实现了开关（同步）磁阻电机的新设计，使其成为开发同步机的一个意想不到的有吸引力的替代品，主要应用是电动和混合动力汽车、航空航天应用、机器人和家用电器。

开关磁阻电机是一种同步电机，其转矩是由于转子正交轴和直轴的磁导率（磁导率）不相等而产生的，没有磁场绕组或永磁体 .

同步磁阻电机的结构

同步磁阻电机的定子可以是分布绕组和集中绕组，由带绕组的机座和铁芯组成，磁阻电机转子的三种主要类型有：凸极转子、轴向叠片转子和横向叠层转子。

同步磁阻电机的工作原理

通过定子绕组的交流电在电机的气隙中产生旋转磁场，定子产生的磁场和转子产生的内部磁场之间的同步，当定子产生的外部磁场通过转子产生时，转子将倾向于将其内部磁通的方向并产生最小磁阻 。

当转子试图用施加的磁场建立其最导磁轴线（d轴）时，扭矩被创建，以最小化磁路中的磁阻（磁阻），转矩的振幅与Ld和Lq的正交电感之间差值成正比，因此，差值越大，产生的扭矩就越大。

其工作原理可解释（见下图）为：由各向异性材料组成的物体a沿d轴和q轴具有不同的导电性，而物体b的各向同性磁性材料在所有方向上具有相同的导电性，如果d轴与磁场线之间存在角度，施加在各向异性物体a上的磁场则产生扭矩。如果物体a的d轴与磁场线不重合，则物体将引入磁场中的畸变。在这种情况下，扭曲的磁力线的方向将与物体的q轴重合。

在同步磁阻电机中，磁场是由正弦分布的定子绕组产生的，磁场以同步速度旋转，在这种情况下，总是存在一个转矩，其目的是通过减小沿q轴（δ- 0）的场畸变来减小整个系统势能。如果角δ保持不变，例如通过控制磁场，则电磁能将连续转换为机械能。定子电流负责磁化，并产生一个转矩，试图减少磁场畸变。转矩通过控制电流角来控制，即在旋转坐标系中定子绕组的电流矢量与转子d轴之间的夹角。

见下图：如果沿着q轴的电感尽可能低，并且沿着d轴的电感非常高，那么转子将从高电感从最小电感位置旋转到最大电感位置，因为磁通密度线更喜欢通过最大电感路径，这是它们最容易的路径。如果沿着d轴的电感与q轴非常相似，则转子几乎不会从一个位置移动到另一个位置，由于旋转转矩将非常低，因为磁通密度线将同样流过转子的两个位置的几何形状：最大和最小电感位置。

同步磁阻电机的特点

优势：简单坚固的转子结构，转子结构简单，由电工钢片组成，无磁铁和短路绕组。由于转子中没有电流，因此在运行过程中不会发热，从而延长电动机的使用寿命。由于稀土金属不用于生产，电动机的最终价格降低了。在没有磁力的情况下，电机的维护保养被简化了。由于转子上没有绕组和磁铁，因此转子的转动惯量较低，从而使电机加速更快，节约能源。鉴于同步磁阻电机的运行需要变频器，可以在较宽的转速范围内控制磁阻电机的转速。

缺点：工作需要一个变频驱动器，因为磁通量由电流产生，需要通过使用带功率校正的变频驱动器来解决。