电机理论基础知识-电机种类

来源：调皮的JINX

有热心网友指出宝马iX4采用的是电励磁同步电机，也就是EESM，并非交流异步。

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鉴于电机种类繁多，新入门者易产生混淆。本期特分享来自OSWOS官网的电机分类科普资料，清晰易懂。

01-磁阻电机

在磁阻电机中，电动机的转子仅由铁芯冲片组成。因此，转子没有永磁体，没有绕组，也没有短路保持架，固磁阻电机的制造成本非常低。

一方面，转子中缺少激励，功率密度低于永磁同步电机。另一方面，磁阻电机没有齿槽转矩，并且在短路时具有更高的安全性。由于转子没有绕组或永磁体，磁阻电机可以很好地冷却，并且对高温非常坚固。气隙对磁阻电机的效率影响较大，不应大于0.8 mm。

磁阻电机有两种类型，开关磁阻电机（SRM）和同步磁阻电机（SynRM）。开关磁阻电机具有集中绕组，而同步磁阻电机具有分布式绕组。与开关磁阻电机相比，同步磁阻电机具有较小的转矩纹波，因此运行更安静。

此外，同步磁阻电机比开关磁阻电机具有更高的效率。这是因为开关磁阻电机需要较高的相电流，而同步磁阻电机的磁通密度较低。

同步磁阻电机的定子结构与感应电机的结构几乎相同。转子由一个圆形层压铁芯组成，转子不适合高速。同步磁阻电机的转矩纹波比开关磁阻电机小得多，效率也远高于SR电机。

由于同步磁阻电机具有较低的相电流，因此其逆变器或电力电子设备更便宜。但是，必须使用具有足够分辨率的位置传感器来实现良好的控制和调节。

开关磁阻电机（SRM）也称为SR电机。定子有一个集中的绕组，这意味着每个齿都有一个绕组。定子极和转子极的数量必须不同。通常，定子中的极数大于转子的极数。典型的组合是6/4，即6个定子极和4个转子极。

由于转子仅由一个层压铁芯组成，因此SR电机特别适用于非常高的速度。开关磁阻电机的生产相对简单，因为绕组可以预先绕组，只需要推到定子的齿上。SR电机具有更高的转矩纹波，这使得电机比同步磁阻电机更响亮。

转矩纹波来自电机所需的较高相电流。例如，开关磁阻电机的逆变器或电力电子设备比同步磁阻电机更昂贵，因为相电流很高。另一方面，位置传感器的分辨率可能较低，因此可以使用更便宜的传感器。

磁阻电机的功能比较简单。为了使转子旋转，磁阻必须随位置而变化。当对定子中的绕组施加电压时，电流流动。电流产生流经定子和转子的磁通量。转子向磁通量的磁阻变小的方向转动。这会产生扭矩，当转子达到最低磁阻位置时，扭矩将返回零。为了获得连续的旋转运动，必须向下一个绕组施加电压。

02-外部励磁同步电机

外部励磁同步电机（SESM）在转子中没有永磁体，但铜绕组产生转子磁场。因此，转子的磁场可以通过电流水平进行调整。缺点是转子电流所需的附加电子设备以及将转子与电子设备连接的电刷系统。

03-感应电机和异步电机

在异步电动机中，转子比定子的旋转磁场运行得慢。换句话说，转子与定子磁场异步运行。速度差在短路笼中感应电压，从而导致转子产生磁场。这就是异步电动机通常被称为感应电动机的原因。

鼠笼转子的IM的转子由铝或铜制成的杆笼组成。棒材的上端和下端短路，环由相同材料制成。鼠笼转子是最常用的，因为它没有滑环，因此使用寿命更长。此外，转子的生产要便宜得多。

在滑环转子中，转子由绕组而不是条组成。绕组在转子中不会短路，而是通过滑环引向外部，并通过附加电阻器短路。转子中的电流可以通过电机外部的电阻器进行控制。

旋转磁场由定子绕组中的三相电流产生。来自定子的旋转磁场也通过气隙流过转子。如果转子转速和定子转速之间存在速度差，则旋转磁场会在转子的导体条中感应电压。由于导体棒在下端和上端彼此短路，感应电压在导体中产生电流。棒材中的短路电流本身在转子中产生磁场，该磁场跟随定子的磁场。与带有永磁体的同步电机相比，转子的磁场不是静止的，而是在转子上旋转。当转子以与定子相同的速度旋转时，导体棒中不再产生电流，因此不会产生更多的扭矩。