1．引言
    開關(guān)磁阻調(diào)速電動機系統(tǒng)是由電力電子技術(shù)、控制技術(shù)及計算機技術(shù)與傳統(tǒng)磁阻式電機相結(jié)合，發(fā)展起來的新型無級調(diào)速系統(tǒng)。電力電子技術(shù)的蓬勃發(fā)展，加之控制技術(shù)及計算機技術(shù)日新月異的進(jìn)步·使這種結(jié)構(gòu)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(xué)術(shù)界和工程界的重視+目前已成為研究熱點之一。
2、開關(guān)磁阻調(diào)速電動機傳動系統(tǒng)的優(yōu)點開關(guān)磁阻調(diào)速電動機傳動系統(tǒng)由開關(guān)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(shù)于一體的調(diào)速電機系統(tǒng)，它主要具有以下優(yōu)點：
    1)結(jié)構(gòu)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(yīng)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(shè)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(guān)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(jìn)行更新和改造，用開關(guān)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(guān)磁阻調(diào)速電動機傳動系統(tǒng)。
    SR7KW5-5TX/E工礦電機車開關(guān)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(guān)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(guān)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(guān)磁阻電動機照片，控制器為雙開關(guān)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(guān)采用IGBT或VDMOSFET。
4、電牽引采煤機開關(guān)磁阻調(diào)速電動機傳動系統(tǒng)
    80年代中期以來，先進(jìn)的采煤國家為適應(yīng)煤炭在能源市場競爭中的要求，采用高產(chǎn)高效設(shè)備，通過降低采煤成本以獲得必要的利潤。在高產(chǎn)高效設(shè)備中，采煤機有著突出的發(fā)展，在牽引技術(shù)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(dǎo)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(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價高，又是有刷結(jié)構(gòu)，碳刷和整流子易生火花，整流子易磨損、變形、故障率高，維護(hù)工作量大，維修費用較高。交流電牽引采煤機采用交流感應(yīng)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(jié)構(gòu)簡單，工作可靠；但其啟動轉(zhuǎn)矩小，再生制動控制復(fù)雜，適用于傾斜角較小的工作面。開關(guān)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(yīng)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(yīng)電動機轉(zhuǎn)子籠斷裂或燒熔的故障，維護(hù)量較�。憾ㄗ硬捎眉�中式繞組，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(yīng)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(yīng)用Leeds大學(xué)的專利技術(shù)，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(guān)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(yīng)用國外技術(shù)，進(jìn)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(shù)研制MG系列交流電牽引采煤機。目前，在牽引技術(shù)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(yīng)大傾角工作面的應(yīng)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(hù)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(jìn)行電牽引采煤機開關(guān)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(shù)，使之趕上國際先進(jìn)水平，為實現(xiàn)國內(nèi)煤礦生產(chǎn)的高產(chǎn)高效，用開關(guān)磁阻調(diào)速電動機替代交流感應(yīng)電動機和直流電動機是今后煤礦井下電氣調(diào)速技術(shù)的發(fā)展方向。用開關(guān)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(jié)構(gòu)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(shù)在國際先進(jìn)行列中占有一席之地，具有廣闊的應(yīng)用前景。5、刮板輸送機開關(guān)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(shè)備。我國緩傾斜煤層工作面比較多，刮板輸送
機應(yīng)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(guān)磁阻電動機結(jié)構(gòu)堅固耐用、制造和維護(hù)方便。其電動機轉(zhuǎn)子上無繞組、無永磁體，又是無刷結(jié)構(gòu)，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(yīng)電動機轉(zhuǎn)子籠斷裂或燒熔的故障，運行安全可靠、維護(hù)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(fù)載易于均衡分配。
    開關(guān)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(guān)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(guān)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(jìn)行鏈子聯(lián)接和拉力調(diào)整操作；開關(guān)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(guān)磁阻調(diào)速電動機并聯(lián)傳動方式。
    刮板輸送機采用開關(guān)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(jié)束語
    探索和開發(fā)新型電機結(jié)構(gòu)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(shù)經(jīng)濟效益。開關(guān)磁阻電動機系統(tǒng)自問世以來，其控制理論和技術(shù)的研究工作一直得到國際電氣工程界廣泛關(guān)注。目前，在電機車牽引、風(fēng)機和水泵傳動等領(lǐng)域，開關(guān)磁阻電動機系統(tǒng)已得到了實際應(yīng)用；在電牽引采煤機、制板輸送機等煤礦井下的生產(chǎn)設(shè)備上展現(xiàn)出了良好的應(yīng)用前景；在家用電器、城市軌道變通等電氣傳動的其他領(lǐng)域，也展現(xiàn)出了廣闊的應(yīng)用前景。