5.2 Машины с коммутируемыми реактивными электродвигателями КРД (коммутируемый
реактивный
двигатель) имеет простую, надежную и недорогую конструкцию. В
отличие от индукционных и бесщеточных двигателей с постоянными магнитами, он особенно подходит для
высокоскоростной работы, исключая механические повреждения благодаря высокой центробежной силе.
Между тем, он также очень подходит для привода на колесах из-за его высокой механической целостности.
Тем не менее, КРД, как правило, более подвержен развитию крутящего момента более низкой плотности,
крутящего момента более высокого колебания и высокого акустического шума, нежели чем его
конкуренты.
5.2.1 Конструкция машин с коммутируемыми реактивными двигателями КРД имеет выступающие полюсы, фактически зубцы, как на статоре, так и на роторе, как показано на
рис. 5.4, в котором установлены многофазные концентрированные обмотки в статоре, но без медной
обмотки или элемента постоянного магнита в роторе. Существует много возможных топологических
конструкций для КРД, в основном в зависимости от количества фаз, а также количества полюсов статора и
ротора.
На рис. 5.5 показаны две основные топологии КРД: трехфазная 6/4-полюсная топология, которая имеет
шесть полюсов статора и четыре полюса ротора, и четырехфазная 8/6-полюсная топология, которая имеет
восемь полюсов статора и шесть полюсов ротора. Трехфазный 6/4-полюсный КРД обладает
преимуществами более низкой стоимости и лучшей возможности фазового продвижения для
высокоскоростной работы. Тем не менее, он подвержен развитию крутящего момента более высокого
колебания и акустического шума. С другой стороны, четырехфазный 8/6-полюсный КРД имеет лучший
пусковой крутящий момент и меньше колебания крутящего момента, но требует больше силовых устройств
и требует более дорогих преобразователей.
Чтобы улучшить плотность крутящего момента, в КРД можно использовать несколько зубьев на полюс
статора (
Miller, 1993
). На рис. 5.6 показан трехфазный 12/10-полюсный КРД с двумя зубцами на полюс
статора. Это основано на принципе того, что использование двух зубцов статора теоретически может
удвоить силу крутящего момента при одной и той же электрической нагрузке. Однако практически
многозубчатая конструкция приводит к уменьшению площади необходимых для медных обмоток и
уменьшению разности индуктивности между выровненными и не выровненными положениями, что, в свою
очередь, уменьшает силу крутящего момента. Поскольку обычно эта конструкция предусматривает
меньший угол шага, она существенно увеличивает частоту переключения и, следовательно, потери в
сердечнике. Следовательно, плюсы от использования нескольких зубьев на полюс статора для улучшения
плотности крутящего момента должны быть ограничены низкоскоростной конструкцией, такой же, как для
силовой установки электромобиля с прямым приводом.