馬達介紹：磁阻馬達 ( I )

由於永磁馬達內部仍有磁阻力的作用，要先介紹磁阻馬達才好理解。

在筆者的個人經歷中，已有三種磁阻馬達，在下圖中由左至右排列，分別為開關磁阻馬達(Switched Reluctance Motor)、磁通切換磁阻馬達(Flux Switching Motor)、同步磁阻馬達(Synchronous Reluctance Motor)。在開關磁阻馬達，也有人稱為切換式磁阻阻馬達，主要是針對英文Switched的翻譯差異。另外，其實所有的磁阻馬達都是同步馬達，因此同步磁阻馬達這名稱就有點尷尬，它其實是比較針對使用分佈繞以降低轉矩漣波的磁阻馬達。

但其基本原理，都是電磁鐵的概念；使用電磁鐵的磁吸力將導磁材料吸過來，這種力量被稱為磁阻力，因此這類型的馬達，都被稱為磁阻馬達。當希望磁阻馬達順時鐘旋轉，則依下圖的六四配開關磁阻馬達來說，只要A相送電後，接者序B相送電，最終C相送電，再重覆至A相開始，就是順時鐘旋轉。反之，逆時鐘旋轉，僅需改為A相、C相、B相，再重覆至A相開始即可。

而磁阻力的轉矩計算，十分麻煩，這也就造成磁阻馬達的輸出特性曲線圖十分奇特；類似一個反向的2次方曲線，與串激馬達這種也是使用電磁鐵的馬達形態相同。因此筆者有一陣子覺得，磁阻馬達會取代串激馬達，就如同永磁馬達取代直流馬達一般，將機械式的換相機構改為電子式的換相電路；但目前磁阻馬達有其它的缺點，如轉矩表現非線性、轉矩漣波過大、容易產生振動噪音、效率表現不如永磁馬達等因素，導致磁阻馬達無法持續發展。

而磁阻馬達的阻礙，其實與它的轉矩來源有很大的關係。下列數學式為磁阻馬達轉矩方程式，其中T為轉矩，i為電流，L為電感，θ為角度。由數學式當中，可以先簡單的看出，由於磁阻馬達轉矩與電流呈現2次方關係，因此馬達特性曲線圖會有2次曲線，也就可以理解。相信比較難理解的是後面電感對角度的微分項，而微分的要素還包括了角度及電流；但簡單一點的說法，就是磁阻馬達的轉矩，還跟電感的變化量有關係。

主要是電感是會受到電磁作用的影響，導致數值變化；導致磁阻馬達的數學式需要將導磁材料的相對角度及電流大小值，都標示出來。如下圖所示，當定子與轉子的矽鋼片齒部對正時，其漆包線圈上會量到一個最大電感值；而當定子與轉子齒部完全錯位時，電感值最小。

另外就是電流值的強弱變化，也會導致電感值有變化，如下圖所示。

磁阻馬達的轉矩，由於這種不同角度的電感變化差異，會使轉矩跟著於不同角度時產生轉矩的強弱變化，就如同開車踩油門一樣，一下踩到底，一下就放開，因此其轉矩漣波的表現就會十分明顯，讓使用者感覺到振動或噪音。

重點整理： 降低轉矩漣波為重要課題，但這其實也降低了輸出轉矩值。

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