磁阻电动机

定子六极，转子四极开关磁阻电动机的截面，其中定子是集中绕组

磁阻电动机是一种同步电动机，它利用转子磁阻不均匀而产生的转矩工作，转子是由铁磁性材料以及非铁磁性材料组成，转子没有永久磁铁，也没有绕组，是结构最简单的电机之一。磁阻电动机其运行原理是磁通总要沿着磁阻最小的路径闭合，因此铁心在移动到最小磁阻位置时，其主轴线必与磁场的轴线重合。

磁阻电动机可以再细分为同步磁阻电动机、可变磁阻电动机及切换式磁阻电动机。

磁阻电动机可以以低成本下产生高功率密度，在许多应用中相当有吸引力。磁阻电动机的缺点是低速运转时的高转矩涟波（在旋转一圈后，最大转矩及最小转矩的差），以及因为转矩涟波产生的噪音。

在二十一世纪初以前，因为设计及控制磁阻电动机的复杂度，磁阻电动机的应用上受到许多限制。由于理论的进步、电脑设计工具的辅助、控制使用的低价嵌入式系统已经突破了以往的限制，单片机利用实时计算控制算法，依照转子位置以及电流／电压的回授来调整输出电压波形。在集成电路发展之前，磁阻电动机控制电路的昂贵也让此技术不容易应用。

设计及运转原理

定子有数个有凸极的电磁铁磁极，类似线圈激磁式的直流有刷电动机。转子是由软磁铁的材料制成（例如电工钢），转子相对某定子磁铁的磁阻会随旋转角度而变化。若是开关磁阻电动机，輚子极数一般会小于定子极数，可以让转矩涟波降到最低，也避免所有的转子磁极都同时对正定子磁极，此位置下是无法产生力矩的。

当定子磁极在两个相邻转子磁极中间，和两转子磁极等距，此转子位置称为“完全未对正位置”（fully unaligned position），此位置下会产生最大的磁阻。若是“对正位置”（aligned position），两个（或多个）转子磁极对正两个（或多个）定子磁极（也就是转子磁极完全面对定子磁极），此位置的磁阻最小。

若定子磁极有激磁，转子的力矩会往使转子往降低磁阻的方向转动。因此，定子磁场会推著最近的转子磁极由未对正的位置转向和定子磁极对正（较小磁阻的位置）。（此原理和螺线管动作的原理相近，也和磁铁吸住铁磁性金属的原理类似）。若要维持旋转，定子磁场需要领先转子磁极，因此可以推著转子旋转。有些磁阻电动机的变体可以直接用三相交流电电源驱动（参考以下同步磁阻电动机的说明）。许多较新的磁阻电动机设计是用开关磁阻电动机，因为电气上的换流对于电动机启动、速度控制及平顺运动（低转矩涟波）等控制机能有益。

双转子的架构可以在单位体积（或是质量）的价格较低时，产生较多的力矩。

每一相绕阻的电感会随着转子位置而变化，原因是磁阻也会随转子位置而变化。这对控制系统设计是一大挑战。

种类

同步磁阻电动机

同步磁阻电动机（Synchronous reluctance motors，会简写为SynRM）定子磁极数量和转子磁极数相同。其转子内部会有磁障碍，是针对在所谓直接轴（direct axis）方向的磁通。典型的极数有4极及6极。

转子内部没有产生电流的元件，可以工作在同步转速。其转子能量损失比异步电动机要小。

若已运作在同步转速下，电动机可以用弦波电压驱动。但若需要速度控制，需要用可支援同步磁阻电动机的变频器来驱动。

切换式磁阻电动机

切换式磁阻电动机（Switched Reluctance Motor，简称SRM）也称为开关磁阻电动机，源于1838年，算是一种特殊的步进电动机。开关磁阻电动机和一般直流电动机不同，绕组是在定子上的，而不是在转子上，因此电力不需借由电刷及换相器等零件传输，机械结构比较简单，但其驱动器需将电力提供给不同的绕组，在配合先进的电子零件下，这个已不是问题，开关磁阻电动机是近代常用的电动机，其好处是转子没有磁铁，制造成本低，电动机体积小，但其缺点是转矩涟波。

开关磁阻电动机常用在需要转子长时间静止的应用中，或潜在爆炸环境（例如矿坑），不允许机械型的换相器。

开关磁阻电动机的各组相绕组是互相独立的，因此其故障容许度比变频器驱动的感应电动机要高。最佳的驱动波形不是纯正弦曲线，原因是因为在转子转动时的非线性力矩，以及定子绕阻电感高度的随位置而变化。

应用

• 类比电表
• 洗衣机
• 核反应堆的控制杆驱动器
• 硬盘电动机
• 电动载具
• 电动工具，例如钻床、车床及带锯。

外部链接

• Real-Time Simulation of Switched Reluctance Motor Drives Technical Paper