SRD发展历程：从诞生到现在

SR电动机的基本结构及基本原理的提出可追溯到19世纪40年代，那时的电机研究人员已认识到利用顺序磁拉力使电动机旋转是简单易行的。1842年，英国的Aberdeen和Davidson用两个U型电磁铁制造了由蓄电池供电的机车电动机，两个U型电磁铁轮流通电以吸引嵌在木质转鼓圆周面上的铁条。当时的条件下，因电路断开时没有释放能量的续流二极管电路，故电动机运行中，随着电路的断开伴有周期性电火花；另外，因木质转子无法承受太大的径向磁力，需要加大气隙，加之使用机械开关，其控制精度不够，故电动机的运行特性很差，这就是为什么从这种电动机雏形的诞生直到电力电子开关器件问世前的100多年间，人们一直没有太大的兴趣研究开发这类电动机的主要原因。

20世纪60年代，大功率晶闸管投入使用，为SR电动机的研究和发展奠定了重要的物质基础。1967年，英国Leeds大学开始深入研究SR电动机，到了1970年左右，其研究表明：SR电动机可在单向电流下四象限运行，SR电动机成本明显低于同功率的异步电动机。1973年，英国Nottingham大学亦开始对SR电动机攻关。1975年，上述两所大学的研究小组联合参加了Chlorida Technical公司发起的制造蓄电池车辆驱动装置的研究工作，成功地研制出一套用于电动汽车驱动的50kW SRD装置，其单位体积输出功率和效率均高于异步电动机驱动装置，表明SRD大有前途。

众所周知，传统观念中的磁阻同步电动机功率因数、效率均低于异步电动机。上述研究小组为什么能够获得与传统观念和经验相悖的研究结果呢？关键乃是当时应用了先进的半导体技术。高性能计算机的问世，为SR电动机的优化设计提供了有效的计算、分析工具，而电力电子技术和微电子技术的进步，则保证了SRD的经济性。

1980年，Leeds大学的Lawrenson教授及其同事，总结了他们的研究成果，发表著名论文“开关磁阻调速电动机”^[1]，标志着SRD正式得到国际承认，该文率先将“开关磁阻（Switched Reluctance）”这一术语用于径向气隙电动机，系统论述了SR电动机的原理及设计理论，阐述了SR电动机的特性及控制方式，被公认为SR电动机研究的奠基之作。1983年，英国TASC Drives有限公司将世界上第一台商品化SRD——Oulton传动装置（7.5kW，1500r/min）投放市场；1984年，又推出4～22kW四个规格的系列产品；之后不久，推出的新一代系列SRD产品为1～110 kW的工业用调速电动机，SR电动机为三相（6/4）结构，调速范围为30～3000r/min，过载能力为1.5倍，可四象限运行^[8]。在SRD发展初期，各国学者将SRD与其他各类调速系统，特别是与已得到推广应用的异步电动机变频调速系统就成本、性能、应用领域诸方面作了大量的比较分析，结论一致认为：SRD主要性能指标可与其他各类变频调速竞争。表1-3为Lawrenson教授1983年公布的研究成果^[9]。

表1-3揭示了SRD这一新型机电一体化交流调速系统具有强大的竞争力，打破了长期以来双凸极磁阻电动机效率低、只能在小功率范围内应用的传统观点。SRD问世不久，便引起各国电工界的广泛重视，美国、德国、加拿大、前南斯拉夫、埃及、新加坡等国也都竞相发展。我国于1984年左右也以较高的起点开始SRD的研究、开发、推广应用工作，在SRD运行理论、结构型式、数值仿真、控制策略、优化设计等方面发表了大量论文，有关SRD研究的学术著作相继出版^[11-15]，与此同时，SRD的工业应用和产品开发亦取得了进展。(www.xing528.com)

表1-3 7.5kW、1500r/min的几种调速系统性能比较^[9]

①这些性能指标均以直流电动机调速时为1作为比较基准。

自20世纪80年代SRD成为研究热点以来，已形成理论研究与实际应用并重的发展势态。经过30余年的努力，SRD的应用领域已从最初侧重于牵引运输发展到通用工业、航空工业和家用电器等各个领域。已开发的SRD功率范围为10W（转速为10000r/min）～5MW（转速为50r/min），转速上限可达100000r/min，规格已从多相发展到单相、两相，电动机型式亦从旋转型发展到直线型^[10]。