1．引言
開關磁阻調(diào)速電動機系統(tǒng)是由電力電子技術、控制技術及計算機技術與傳統(tǒng)磁阻式電機相結合，發(fā)展起來的新型無級調(diào)速系統(tǒng)。電力電子技術的蓬勃發(fā)展，加之控制技術及計算機技術日新月異的進步·使這種結構上最簡單的電機，近二十年來，在電氣傳動界異軍突起，倍受國內(nèi)外學術界和工程界的重視+目前已成為研究熱點之一。
2、開關磁阻調(diào)速電動機傳動系統(tǒng)的優(yōu)點開關磁阻調(diào)速電動機傳動系統(tǒng)由開關磁阻電機、功率變換器、轉(zhuǎn)子位置檢測器及控制器組成，是集電機、電力電子、控制及計算機技術于一體的調(diào)速電機系統(tǒng)，它主要具有以下優(yōu)點：
1)結構簡單、制造成本低。
2)啟動性能好，啟動力矩大、啟動電流小，每小時起動次數(shù)不受限制。
3)四象限控制方便，可實現(xiàn)再生制動。
4)容錯性能優(yōu)，也不怕長時間堵轉(zhuǎn)，系統(tǒng)可靠性高。
51系統(tǒng)效率高，不僅在額定輸出狀態(tài)下有比其它電機調(diào)速系統(tǒng)高的效率，而且在寬廣的調(diào)速范圍內(nèi)也能保持高效率運行，節(jié)能效果顯著。
6)煤礦井下應用前景廣，適合在高粉塵、易燃、易爆等惡劣環(huán)境下運行，可為提高煤礦井下電氣傳動設備的運行可靠性和延長其電動機使用壽命開辟一條新途徑，對提高煤礦企業(yè)的經(jīng)濟效益、減少不安全因素和降低事故率具有重要意義。
3、工礦電機車開關磁阻調(diào)速電動機傳動系統(tǒng)
對煤礦井下工礦電機車傳動系統(tǒng)進行更新和改造，用開關磁阻調(diào)速電動機作煤礦井F工礦電機車的傳動系統(tǒng)，研制出了SR7KW5-5TX/E工礦電機車開關磁阻調(diào)速電動機傳動系統(tǒng)。
SR7KW5-5TX/E工礦電機車開關磁阻調(diào)速電機傳動系統(tǒng)，是一種工礦電機車牽引用雙開關磁阻調(diào)速電動機并聯(lián)傳動系統(tǒng)。它用于粘重5噸隔爆蓄電池型工礦電機車。它由牽引電動機和控制器組成。供電電源為蓄電池維，額定電源電壓88V—96VDC，容量330安時，小時制電流224A。牽引電動機為兩臺三相開關磁阻電動機。其額定小時功率為7.5KW，額定轉(zhuǎn)速為1 l jOr/min，調(diào)速范圍200 r/min～2220 r/min。圖1為安裝在電機車車體上的開關磁阻電動機照片，控制器為雙開關磁阻調(diào)速電動機并聯(lián)拖動系統(tǒng)控制器，其功率變換器主開關采用IGBT或VDMOSFET。
4、電牽引采煤機開關磁阻調(diào)速電動機傳動系統(tǒng)
80年代中期以來，先進的采煤國家為適應煤炭在能源市場競爭中的要求，采用高產(chǎn)高效設備，通過降低采煤成本以獲得必要的利潤。在高產(chǎn)高效設備中，采煤機有著突出的發(fā)展，在牽引技術方面．1976年德國Eickhoff公司研制出第一臺直流電牽引采煤機以來，美、英、德、日等國的電牽引采煤機發(fā)展迅速。與液壓牽引采煤機相比，電牽引采煤機摒棄了液壓牽引系統(tǒng)的易受井下惡劣環(huán)境污染的工作油液，且是電一機一次能源轉(zhuǎn)換，比液壓牽引系統(tǒng)需經(jīng)電一液一機多次能源轉(zhuǎn)換的能量利用率要高得多。目前，電牽引采煤機已在國外高產(chǎn)高效綜采工作面中占據(jù)主導地位，其中美國已占68%，德國已占56%，澳大利亞已占52%，近年來綜采高產(chǎn)高效的世界記錄都是電牽引采煤機創(chuàng)造的。
電牽引采煤機有直流電牽引和交流電牽引兩類。直流電牽引采煤機采用直流調(diào)速電動機電牽引系統(tǒng)。直流調(diào)速電動機牽弓}性能好，但電機結構復雜、造價高，又是有刷結構，碳刷和整流子易生火花，整流子易磨損、變形、故障率高，維護工作量大，維修費用較高。交流電牽引采煤機采用交流感應電動機變頻調(diào)速電牽引系統(tǒng)。交流電牽引系統(tǒng)是取代直流電牽引系統(tǒng)、實現(xiàn)少維修的高性能采煤機電牽引系統(tǒng)。其電機上無碳刷和整流子，結構簡單，工作可靠；但其啟動轉(zhuǎn)矩小，再生制動控制復雜，適用于傾斜角較小的工作面。開關磁阻調(diào)速電動機是80年代出現(xiàn)的一種高性能機電一體化調(diào)逮系統(tǒng)。這種新型的無級調(diào)速系統(tǒng)與感應電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)、直流電動機調(diào)速系統(tǒng)相比，具有許多明顯的優(yōu)點：電機轉(zhuǎn)子無繞組、無碳刷也不加永磁體，無直流電動機整流子故障，也不會發(fā)生感應電動機轉(zhuǎn)子籠斷裂或燒熔的故障，維護量較�。憾ㄗ硬捎眉惺嚼@組，線匿嵌裝容易、牢固，熱耗大部分集中千定子，易于冷卻，而轉(zhuǎn)子由鐵損引起發(fā)熱，發(fā)熱量極�。合到y(tǒng)啟動電流小，啟動和加速力矩大，每小時啟動次數(shù)不受限制，
可做不間斷的連續(xù)啟動、制動工作；系統(tǒng)在整個調(diào)速范圍內(nèi)，功率因數(shù)和效率都很高，且調(diào)控性能好；能夠四象限運行，可實現(xiàn)再生制動，應用于電牽引采煤機牽引部，能適用于大傾角工作面。英國BJD公司應用Leeds大學的專利技術，于1991年為考文垂煤礦研制了Supermatic型電牽引采煤機，其牽引部采用了雙35千瓦開關磁阻調(diào)速電動機+但其售價很高，我國的煤礦企業(yè)難以接受。
我國從“七五”開始研究電牽引采煤機，“八五”期間已有少數(shù)國產(chǎn)電牽引采煤機投入使用。太原礦山機械廠、西安煤礦機械廠，雞西煤礦機械廠等單位曾應用國外技術，進行電牽引采煤機研制；煤科總院上海分院采煤機械研究所曾采用日本變頻技術研制MG系列交流電牽引采煤機。目前，在牽引技術方面，為交流牽引和直流牽引并存，與國際水平仍有較大差距。
為適應大傾角工作面的應用，提高電牽引采煤機的牽引性能及牽引電機的運行可靠性，減少牽引電機的維護工作量，合理布置牽引電機的安放空間，實現(xiàn)控制器機載化，進行電牽引采煤機開關磁阻調(diào)速電動機牽引系統(tǒng)的研制，以發(fā)展我國采煤機電牽引技術，使之趕上國際先進水平，為實現(xiàn)國內(nèi)煤礦生產(chǎn)的高產(chǎn)高效，用開關磁阻調(diào)速電動機替代交流感應電動機和直流電動機是今后煤礦井下電氣調(diào)速技術的發(fā)展方向。用開關磁阻調(diào)速電動機作采煤機的電牽引系統(tǒng)，一方面，電機結構堅固，其轉(zhuǎn)子上無碳刷、無換向器、無繞組、無永磁體，電機運行可靠，維修量少；另一方面，可在大傾角工作面上實現(xiàn)再生制動運行，且系統(tǒng)運行效率高，低速牽引狀態(tài)下，牽引力大。此外，控制器可作成機載式，控制器及電機定子易冷卻。這提高了電牽引采煤機運行的可靠性、經(jīng)濟性，對于我國電牽引采煤機的研制和生產(chǎn)將產(chǎn)生重大影響，對保證安全生產(chǎn)，實現(xiàn)高產(chǎn)高效具有重要意義，使我國的電牽引采煤機技術在國際先進行列中占有一席之地，具有廣闊的應用前景。
5、刮板輸送機開關磁阻調(diào)速電動機傳動系統(tǒng)
刮板輸送機是目前國內(nèi)外緩傾斜長壁式采煤工作面唯一的運輸設備。我國緩傾斜煤層工作面比較多，刮板輸送
機應用極廣。刮板輸送機是煤礦生產(chǎn)的“動脈”與“咽喉”之一，它在工作中一旦發(fā)生故障，將直接影響生產(chǎn)。因此，使之安全可靠地、經(jīng)濟地運轉(zhuǎn)，對保證礦井安全、經(jīng)濟生產(chǎn)，具有重要意義。
開關磁阻電動機結構堅固耐用、制造和維護方便。其電動機轉(zhuǎn)子上無繞組、無永磁體，又是無刷結構，適合在煤礦井下高粉塵、易燃、易爆的惡劣環(huán)境下運行。它無直流電動機整流子故障，也不會發(fā)生感應電動機轉(zhuǎn)子籠斷裂或燒熔的故障，運行安全可靠、維護量小。定子采用集中式繞組，線圈嵌裝容易、牢固。熱耗大部分集中于定子，電動機易于冷卻。系統(tǒng)起動電流小，起動及低速狀態(tài)下輸出力矩大，過載能力強�？晒ぷ饔诙罗D(zhuǎn)狀態(tài)下，而不燒電機。雙電機并聯(lián)傳動時，負載易于均衡分配。
開關磁阻調(diào)速電動機在輕載和重載情況下，功率因數(shù)和效率都很高，它是刮板輸送機理想的傳動電機系統(tǒng)。對于經(jīng)常發(fā)生超載的刮板輸送機，采用開關磁阻調(diào)速電動機傳動系統(tǒng)，在超載“壓死”狀態(tài)下，不會發(fā)生燒電機故障；開關磁阻調(diào)速電動機可在低速情況下穩(wěn)定運行，使得刮板輸送機無須“點動控制”就能進行鏈子聯(lián)接和拉力調(diào)整操作；開關磁阻調(diào)速電動機起動力矩大、起動電流小，可減小刮板輸送機傳動電機裝機容量，或在與傳統(tǒng)電機裝機容量相同條件下，加大刮板輸送機運輸能力；為合理布置傳動電動機系統(tǒng)安放空間，改善減速箱受力狀態(tài)，可以采用雙開關磁阻調(diào)速電動機并聯(lián)傳動方式。
刮板輸送機采用開關磁阻電動機傳動系統(tǒng)，將提高刮板輸送機運行的可靠性、經(jīng)濟性，對于我國刮板輸送機的研制和生產(chǎn)將產(chǎn)生重大影響，對保證安全生產(chǎn)，實現(xiàn)高產(chǎn)高效具有重要意義。
6、結束語
探索和開發(fā)新型電機結構及其控制系統(tǒng)，實現(xiàn)其他類型電機無法取代的高性能、長壽命運行，具有重要的理論意義和重大的技術經(jīng)濟效益。開關磁阻電動機系統(tǒng)自問世以來，其控制理論和技術的研究工作一直得到國際電氣工程界廣泛關注。目前，在電機車牽引、風機和水泵傳動等領域，開關磁阻電動機系統(tǒng)已得到了實際應用；在電牽引采煤機、制板輸送機等煤礦井下的生產(chǎn)設備上展現(xiàn)出了良好的應用前景；在家用電器、城市軌道變通等電氣傳動的其他領域，也展現(xiàn)出了廣闊的應用前景。
