开关磁阻电机原理和应用
开关磁阻电机
开关磁阻电机是一种新型调速电机，调速系统兼具直流、交流两类调速系统的优点，是继变频调速系统、无刷直流电动机调速系统的最新一代无极调速系统。它的构造简单稳固，调速范围宽，调速性能优异，且在整个调速范围内都具有较高效率，系统可靠性高。主要由开关磁阻电机、功率变换器、控制器与位置检测器四部分组成。控制器内包含控制电路与功率变换器，而转子位置检测器那么安装在电机的一端。
其电机部分由于是运用了磁阻最小原理，故称为磁阻电动机，又由于线圈电流通断、磁通状态直承受开关控制，故称为开关磁阻电动机。
特征
开关磁阻电机构造简单，性能优越，可靠性高，覆盖功率范围10W~5MW的各种上下速驱动调速系统。使的开关磁阻电机存在许多潜在的领域，在各种需要调速和高效率的场合均能得到广泛使用〔电动车驱动、通用工业、家用电器、纺织机械、电力传动系统等各个领域〕。
优点
◆其构造简单，价格廉价，电机的转子没有绕组和磁铁。
◆电机转子无永磁体，允许较高的温升。由于绕组均在定子上，电机容易冷却。效率高，损耗小。
◆转矩方向与电流方向无关，只需单方相绕组电流，每相一个功率开关，功率电路简单可靠。
◆转子上没有电刷构造稳固，适用于高速驱动。
◆转子的转动惯量小，有较高转矩惯量比。
◆调速范围宽，控制灵敏，易于实现各种再生制动才能。
◆并具频繁启动〔1000次/小时〕，正向反向运转的特殊场合使用。
◆且启动电流小，启动转矩大，低速时更为突出。
◆电机的绕组电流方向为单方向，电力控制电路简单，具有较高的经济性和可靠性。
◆可通过机和电的统一协调设计满足各种特殊使用要求。
缺点
其工作原理决定了，假设需要开关磁阻电机运行稳定可靠，必须使电机与控制配合的很好。
因其要使用位置传感器，增加了构造复杂性，降低了可靠性。
对于电机本身而言，转矩脉动大是其固有的缺点；在电机远离设计点的时候，转矩脉动大会表达的更加明显。
假设单纯使用电流斩波或最优导通角控制方法，对其转矩脉动的改善不是很大，需要参加更加复杂的算法。
另外，运行时噪音和振动较大、非线形性强也是开关磁阻电机需要解决的问题。
目前国内实用的磁阻电机属于初级阶段，部分产品控制相对粗放，电机的响应速度慢、低速下的脉动大，难以实现较高的控制精度。
构造原理
双凸极构造
磁阻电机的定子铁芯有六个齿极，转子铁芯有四个齿极，均由导磁良好的硅钢片冲制后叠成。
开关磁阻电机构造[1]
与普通电机一样，转子与定子之间有很小缝隙，转子可在定子内自由转动。
由于定子与转子都有凸起的齿极，这种形式也称为双凸极构造。
在定子齿极上绕有线圈〔定子绕组〕，是向电机提供工作磁场的励磁绕组。在转子上没有线圈，这是磁阻电机的主要特点。三相6/4构造工作原理
磁阻电动机是利用磁阻最小原理，也就是磁通总是沿磁阻最小的途径闭合，利用齿极间的吸引力拉动转子旋转。
定子六个齿极上绕有线圈，径向相对的两个线圈连接在一起，组成一“相〞，该电机有3相，结合定子与转子的极数就称该电机为三相6/4构造。为方便分析磁路，我们把相对的相分别标为a、b、c相，各相线圈由开关控制电流通断，约定转子启动前的转角为0度。
开关磁阻电机工作原理示意[2]
A相线圈接通电源产生磁通，磁力线从最近的转子齿极通过转子铁芯，磁力线可看成极有弹力的线，在磁力的牵引下转子开始逆时针转动；磁力一直牵引转子转到30度为止，到了30度转子不再转动，此时磁路最短。
为了使转子继续转动，在转子转到30度前已切断A相电源在30度时接通B相电源，磁通从最近的转子齿极通过转子铁芯，于是转子继续转动，磁力一直牵引转子转到60度为止。
在转子转到60度前切断B相电源在60度时接通C相电源，磁通从最近的转子齿极通过转子铁芯，转子继续转动，磁力一直牵引转子转到90度为止。
当转子转到90度前切断C相电源，转子在90度的状态与前面0度开始时一样，重复前面过程，接通A相电源，转子继续转动，这样不停的重复下去，转子就会不停的旋转。这就是磁阻电动机的工作原理。
上述工作原理决定了假设需要开关磁阻电机运行稳定可靠，必须使电机与控制配合的很好。[2]
开关磁阻电机的应用
近年来，开关磁阻电机的应用和开展获得了明显的进步，已成功地应用于电动车驱动、通用工业、家用电器和纺织机械等各个领域，功率范围从10W到5MW，最大速度高达100000 r/min。
电动车应用
开关磁阻电机最初的应用领域就是电动车。目前电动摩托车和电动自行车的驱动电机主要有永磁无刷及永磁有刷两种，然而采用开关磁阻电机驱动有其独特的优势。当高能量密度和系统效率为关键指标时，开关磁阻电机变为首选对象。
SRD开关磁阻电机驱动系统的电机构造紧凑结实，适宜于高速运行，并且驱动电路简单本钱低、性能可靠，在宽广的转速范围内效率都比较高，而且可以方便地实现四象限控制。这些特点使SRD开关磁阻电机驱动系统很适宜电动车辆的各种工况下运行，是电动车辆中极具有潜力的机种。SRD的最大特点是转矩脉动大，噪声大；此外，相对永磁电机而言，功率密度和效率偏低；另一个缺点是要使用位置传感器，增加了构造复杂性，降低了可靠性。因此无传感器的SRD也是将来的开展趋势之一。其优点主要表如今以下几个方面：
〔1〕开关磁阻电机不仅效率高，而且在很宽的功率和转速范围内都能保持高效率，这是其它类型驱动系统难以到达的。这种特性对电动车的运行情况尤为适宜，有利于进步电动车的续驶里程。
〔2〕开关磁阻电机很容易通过采用适当的控制策略和系统设计满足电动车四象限运行的要求，并且还能在高速运行区域保持强有力的制动才能。
〔3〕开关磁阻电机有很好的散热特性，从而能以小的体积获得较大的输出功率，减小电机体积和重量。
〔4〕通过调整开通角和关断角，开关磁阻电机完全可以到达它激直流电机驱动系统良好的控制特性，而且这是一种纯逻辑的控制方式，很容易智能化，从而能通过重新编程或交换电路元件，方便地满足不同运行特性的要求。
〔5〕开关磁阻电机无论电机还是功率变换器都非常稳固可靠，无需或很少需要维护，适用于各种恶劣、高温环境，具有良好的适应性。
纺织工业应用
近十多年来我国纺织机械行业的机电一体化程度有了较明显的进步，在新型纺织机械上普遍采用了机电一体化技术。这项技术的内容包含了先进的信息处理和控制技术，即以计算机为核心，有PLC、工控机、单片机、人机界面、现场总线等组成的控制系统；先进的驱动技术，有变频调速，交流伺服，步进电机等；检测传感技术和执行机构；精细机械技术等。棉纺织设备较有代表性的机电一体化产品，例如新型的粗纱机、分条整经机、浆纱机等。其中，
无梭织机的主传动技术也有了新的打破：采用开关磁阻电机作为无梭织机的主传动带来许多好处，减少传动齿轮、不用皮带和皮带盘，不用电磁离合器和刹车盘，不用寻纬电机，减少了这些机械构造直接的减小了转动惯量，减小能耗。同时因为开关磁阻电机的能量转化效率高，能使织机节能10%等优点，国内已有开关磁阻电机和驱动器的产品〔北京中纺机电研究所，目前还在与无梭织机主机厂合作，共同开发应用技术，希望能尽快获得成功，填补国内空白〕。而浙江中自机电控制技术，目前已经研发成功开关磁阻电机的驱动系统，成功运用于无梭织机上，在主机厂运转性能良好，到达国际先进程度。
风电行业应用
普通的发电机，如如异步发电机、感应发电机、永磁发电机要输出固定电压，其转速也须固定。而风速是时刻变化的，所以风轮机的转速必须固定不变，导致网通利用效率低下。显然，假设使用变速发电机就能进步风能利用效率〔即变速恒频发电系统〕，而开关磁阻电机正满足了这样的要求。
开关磁阻发电机用于风力发电有如下优势：
1、可以方便的发出电压恒定的直流电，尤其对于它励方式，输出电压直接由励磁电压决定，而与转速无关。在自励方式下，也可以通过自身的控制器实现电压恒定。
2、开关磁阻发电机构造简单，转子上无刷、无绕阻、无永久磁体，因此本钱低廉；不存在铜耗，发电效率高；同时转子的转动惯量小，启动转矩低，动态响应好。低频时不会出现像变频供电的感应电机在低频时出现的不稳定和振荡问题。因此即使在网速较低的情况下，通过合理的设计，也可以在风力直接驱动下实现较高的发电效率，从而省去了齿轮箱。
3、开关磁阻发电机具有优良的高速性能，可以在宽广的速度范围内稳定运行，因此可以适应不同网速的要求，高效的利用网通。
4、开关磁阻发电机可控参数多，如开通角，关断角，直流斩波限，励磁电压等，可方便的实现比较复杂的控制策略。
5、开关磁阻发电机具有自励才能，只需要小容量的直流起励电源，就可以自动建立电压。假设与蓄电池构成互补系统，更可以表达分时励磁和发电的优势。
6、开关磁阻发电机各相在物理和电磁上互相独立，即使缺相的情况下，仍可维持工作，具有很强的容错才能。
焦炭工业应用
开关磁阻电机〔SRD〕因其起动力矩大、起动电流小，可以频繁重载起动，无需其它的电源变压器，节能，维护简单，特别适用于矿井输送机、电牵引采煤机及中小型绞车等。
90年代英国已研制成功300kW的开关磁阻电机，用于刮板输送机，效果很好。我国已研制成功110kW的开关磁阻电机用于矸石山绞车、132kW的开关磁阻电机用于带式输送机拖动，良好的起动和调速性能受到工人们的欢迎。我国还将开关磁阻电机用于电牵引采煤机牵引，运行试验说明新型采煤机性能良好。此外还成功地将开关磁阻电机用于电机车，进步了电机车运行的可靠性和效率。
家电行业应用
随着人们生活程度的进步，洗衣机已逐渐深化千家万户，洗衣机也经历了手动机械洗衣机、半自动洗衣机、全自动洗衣机的开展过程，并不断智能化。洗衣机电机也由简单的有级调速电机开展为无级调速电机。开关磁阻电机由于低本钱、高性能、智能化已开始应用于洗衣机，在美国高档洗衣机中已小批量采用，并获得明显的优点：
〔1〕很低的洗涤速度。
〔2〕良好的衣物分布性。
〔3〕滚筒平衡性好。
〔4〕快速平安停机。
〔5〕软起动。
〔6〕电流限幅。
〔7〕最大速度高，低速转矩大。
〔8〕机械特性易调整。
〔9〕对水温、水流等易于智能控制。
开关磁阻调速电机控制器
控制器通过电子电路控制功率开关器件的导通与关断，功率开关器件又控制电动机各相绕组的导通与关断，从而使电动机旋转，旋转方向与电流方向无关。通过控制绕组导通与关断的顺序，可以控制电动机的旋转方向，通过控制绕组的电流及开通与关断角度可以控制电动机的转速。
开关磁阻电机原理和应用
开关磁阻电机 开关磁阻电机是一种新型调速电机，调速系统兼具直流、交流两类调速系统的优点，是继变频调速系统、无刷直流电动机调速系统的最新一代无极调速系统。它的构造简单稳固，调速范围宽，调速性能优异，且在整个调速范围内都具有较高效率，系统可靠性高。主要由开关磁阻电机、功率变换器、控制器与位置检测器四部分组成。控制器内包含控制电路与功率变换器，而转子位置检测器那么安装在电机的一端。 其电机部分由于是运用了磁阻最小原理，故称为磁阻电动机，又由于线圈电流通断、磁通状态直承受开关控制，故称为开关磁阻电动机。 特征 开关磁阻电机构造简单，性能优越，可靠性高，覆盖功率范围10W~5MW的各种上下速驱动调速系统。使的开关磁阻电机存在许多潜在的领域，在各种需要调速和高效率的场合均能得到广泛使用〔电动车驱动、通用工业、家用电器、纺织机械、电力传动系统等各个领域〕。 优点 ◆其构造简单，价格廉价，电机的转子没有绕组和磁铁。 ◆电机转子无永磁体，允许较高的温升。由于绕组均在定子上，电机容易冷却。效率高，损耗小。 ◆转矩方向与电流方向无关，只需单方相绕组电流，每相一个功率开关，功率电路简单可靠。 ◆转子上没有电刷构造稳固，适用于高速驱动。 ◆转子的转动惯量小，有较高转矩惯量比。 ◆调速范围宽，控制灵敏，易于实现各种再生制动才能。 ◆并具频繁启动〔1000次/小时〕，正向反向运转的特殊场合使用。 ◆且启动电流小，启动转矩大，低速时更为突出。 ◆电机的绕组电流方向为单方向，电力控制电路简单，具有较高的经济性和可靠性。 ◆可通过机和电的统一协调设计满足各种特殊使用要求。 缺点 其工作原理决定了，假设需要开关磁阻电机运行稳定可靠，必须使电机与控制配合的很好。 因其要使用位置传感器，增加了构造复杂性，降低了可靠性。 对于电机本身而言，转矩脉动大是其固有的缺点；在电机远离设计点的时候，转矩脉动大会表达的更加明显。 假设单纯使用电流斩波或最优导通角控制方法，对其转矩脉动的改善不是很大，需要参加更加复杂的算法。 另外，运行时噪音和振动较大、非线形性强也是开关磁阻电机需要解决的问题。 目前国内实用的磁阻电机属于初级阶段，部分产品控制相对粗放，电机的响应速度慢、低速下的脉动大，难以实现较高的控制精度。 构造原理 双凸极构造
开关磁阻电机工作原理及其驱动系统
开关磁阻电机工作原理及其驱动系统 开关磁阻电机 Switched Reluctance Drivesystem, SRD 开关磁阻电机驱动系统(Switched Reluctance Drive system, SRD)具有一些很有特色的优点:电机结构简单、坚固、维护方便甚至免维护，起动及低速时转矩大、电流小;高速恒功率区范围宽、性能好，在宽广转速和功率范围内都具有高输出和高效率而且有很好的容错能力。这使得SR电机驱动系统在家用电器、通用工业、伺服与调速系统、牵引电机、高转速电机、航空航天等领域得到广泛应用。 SR电机是一种机电能量转换装置。根据可逆原理，SR电机和传统电机一样，它既可将电能转换为机械能——电动运行，在这方面的理论趋于成熟;也可将机械能转换为电能——发电运行，其内部的能量转换关系不能简单看成是SR电动机的逆过程。 开关磁阻电机的发展概况和发展趋势 “开关磁阻电机(Switched reluctance motor)”一词源见于美国学者 S.A.Nasarl969年所撰论文，它描述了这种电机的两个基本特征：①开关性——电机必须工作在一种连续的开关模式，这是为什么在各种新型功率半导体器件可以获得后这种电机才得以发展的主要原因；②磁阻性——它是真正的磁阻电机，定、转子具有可变磁阻磁路，更确切地说，是一种双凸极电机。开关磁阻电机的概念实际非常久远，可以追溯到19世纪称为“电磁发动机”的发明，这也是现代步进电机的先驱。在美国，这种电机常常被称为“可变磁阻电机(variable reluctance motor, VR电机)”一词, 但是VR电机也是步进电机的一种形式，容易引起混淆。有时人们也用“无刷磁阻电机(Brushless reluctance motor)”一词，以强调这种电机的无刷性。“电子换向磁阻电机(Electronically commutated reluctance motor)”一词也曾采用，从工作原理来看，甚至比“开关磁阻”的说法更准确—些，但也容易与电子换向的水磁直流电机相混淆。毫无疑问，正是由于英国 P．J．Lawrenson教授及其同事们的杰出贡献，赋予了现代SR电机新的意义，开关磁阻电机一词也因此逐渐为人们所接受和采用。 从电机结构和运行原理上看，SR电机与大步距角的反应式步进电机十分相似，因此有人将SR电机看成是一种高速大步距角的步进电机。但事实上，两者是有本质差别的，这种差别体现在电机设计、控制方法、性能特性和应用场合等方面，见表11-1。
开关磁阻电机控制原理
开关磁阻电机控制原理 首先，让我们来了解SRM的工作原理。SRM由铁心、定子和转子组成，其中定子是由若干个相间的线圈组成，而转子则是由多个齿隙组成。当施 加电流到定子线圈时，线圈产生磁场并吸引转子上的磁极，使得转子转动。与其他类型的电机相比，SRM没有永磁体，因此其转子结构更简单。 1. 电流控制（Current Control）： SRM的电流控制是通过施加电流来控制电机的转矩和速度。首先需要 测量电机的位置和速度，以便根据实际情况调整电流。通常使用位置传感 器（如霍尔传感器）来测量转子位置，然后通过计算得到电机的速度。基 于这些测量结果，控制器可以确定如何调整电流的大小和方向，以实现所 需的转矩和速度。 在电流控制过程中，还需要考虑到电机的特性和限制。例如，如果电 流过大，可能会导致电机过热或损坏。因此，控制器需要根据电机的额定 电流和温度来限制电流的大小。此外，还需要考虑到电机的响应时间，以 确保电流调整的快速性和准确性。 2. 位置控制（Position Control）： SRM的位置控制是用于确定和保持转子的精确位置。在SRM中，转子 的位置是由电流和磁场之间的相对位置决定的。通常使用位置传感器（如 霍尔传感器或编码器）来测量转子位置，并将这些位置信息传递给控制器。控制器使用这些位置信息来调整电流的大小和方向，以将转子移动到所需 的位置。 在位置控制过程中，控制器需要根据转子的位置误差来决定调整电流 的方向和大小。通常使用位置反馈控制算法（如PID控制）来实现这一目
标。控制器将位置误差和其他参数（如转子惯性、负载和电机特性）纳入考虑，并根据算法的要求来调整电流。在实际应用中，位置控制通常需要考虑到转子位置的精确性以及抗干扰和鲁棒性等问题。 总结起来，开关磁阻电机的控制原理主要包括电流控制和位置控制两个方面。电流控制用于调整电机的转矩和速度，而位置控制用于确定和保持转子的精确位置。控制器根据电机的特性和限制，使用合适的控制算法来实现所需的控制效果。通过合理的电流和位置控制，可以使SRM具备优秀的性能和可靠性，适用于各种应用场景。
电动车开关磁阻电机的结构和原理总结
电动车开关磁阻电机的结构 【陆地方舟电动汽车网】电动汽车开关磁阻电机的基本组成部件有转子、定子和电子开关，如图所示。 开关磁阻电机的构成 (1)转子 开关磁阻电机的转子由导磁性能良好的硅钢片叠压而成，转子的凸极上无绕组。开关磁阻电机转子的作用是构成定子磁场磁通路，并在磁场力的作用下转动，产生电磁转矩。转子的凸极个数为偶数。实际应用的开关磁阻电机的转子凸极最少有4个（2对），最多有16个（8对）。 (2)定子 电动汽车开关磁阻电机的定子铁心也是由硅钢片叠压而成的，成对的凸极上绕有两个互相串联的绕组。定子的作用是定子绕组按顺序通电，产生的电磁力牵引转子转动。定子凸极的个数也是偶数，最少的有6个，最多的有18个。 定子和转子的极数组合见表，目前应用较多的四相8/6极结构和三相6/4极结构。 电动汽车开关磁阻电机的极数组合 电动汽车开关磁阻电机的原理 与其他类型的电机相比，开关磁阻电机的结构和工作原理都有很大的不同。 开关磁阻电机的定子和转子均为双凸极结构，依据磁路磁阻最小原理产生电磁转矩，使转子转动。 开关磁阻电机的定子双凸极上绕有集中绕组，转子凸极上没有绕组。其电磁转矩产生如图所示。 图中仅画出其中一相绕组（A相）的连接情况。当定子、转子凸极正对时，磁阻最小；
当定子、转子凸极完全错开时，磁阻最大。当B相绕组施加电流时，由于磁通总是选择磁阻最小的路径闭合，为减少磁路的磁阻，转子将顺时针旋转，直到转子凸极2与定子凸极B 的轴线重合。 四相8/6极开关磁阻电机 当各电子开关依次控制A、B、C、D四个定子绕组通电时，转子就会不断受电磁力的作用而持续转动。如果定子绕组按D-A-B-C的顺序通电，则转子就会逆着励磁顺序以逆时针方向连续旋转。反之，若按B-A-D-C的顺序通电，则电机转子就会沿顺时针方向转动。 根据定子、转子凸极对数的配比，开关磁阻电机可以设计成不同的结构，如图所示。 开关磁阻电机的不同凸极配比
(完整版)开关磁阻电机驱动系统的运行原理及应用
开关磁阻电机驱动系统的运行原理及应用（二） （低轴阻发电机参考资料） 1 引言 开关磁阻电机驱动系统(SDR)具有一些很有特色的优点:电机结构简单、坚固、维护方便甚至免维护，启动及低速时转矩大、电流小;高速恒功率区范围宽、性能好，在宽广转速和功率访问内都具有高输出和高效率而且有很好的容错能力。这使得SR电机系统在家用电器、通用工业、伺服与调速系统、牵引电机、高转速电机、航空航天等领域得到广泛应用。 SR电机是一种机电能量转换装置。根据可逆原理，SR电机和传统电机一样，它既可将电能转换为机械能—电动运行，在这方面的理论趋于成熟;也可将机械能转换为电能—发电运行，其内部的能量转换关系不能简单看成是SR电动机的逆过程。本文将从SR 电机电动和发电运行这两个角度阐述SR电机的运行原理。 2 电动运行原理 2.1 转矩产生原理 控制器根据位置检测器检测到的定转子间相对位置信息，结合给定的运行命令(正转或反转)，导通相应的定子相绕组的主开关元件。对应相绕组中有电流流过，产生磁场;磁场总是趋于“磁阻最小”而产生的磁阻性电磁转矩使转子转向“极对极”位置。当转子转到被吸引的转子磁极与定子激磁相相重合(平衡位置)时，电磁转矩消失。此时控制器根据新的位置信息，在定转子即将达到平衡位置时，向功率变换器发出命令，关断当前相的主开关元件，而导通下一相，则转子又会向下一个平衡位置转动;这样，控制器根据相应的位置信息按一定的控制逻辑连续地导通和关断相应的相绕组的主开关，就可产生连续的同转向的电磁转矩，使转子在一定的转速下连续运行;再根据一定的控制策略控制各相绕组的通、断时刻以及绕组电流的大小，就可使系统在最隹状态下运行。
开关磁阻电动机工作原理和结构特点分析
开关磁阻电动机的结构和工作原理 开关磁阻电动机( switched reluctance motor，SRM)，又称可变磁阻电动机(variable reluctance motor)，是磁阻式电动机和开关电源组成的机电一体化的新型电动机。 开关磁阻电动机的结构和工作原理与传统的交、直流电动机有着很大的差别，在结构上，开关磁阻电动机的定子、转子均为凸极式，由硅钢片叠压而成，但定子、转子的极数不相等，一般相差2个。 在图中，定子为8个极，其上装有集中绕组，径向相对极的绕组串联，组成4个独立的四相绕组。转子上有6个齿，其上不装绕组。工作时，由开关电源向四相绕组供电。 开关磁阻电动机是依靠磁阻效应运行的，其运行原理遵循“磁阻最小原理”，即磁通总要沿着磁阻最小的路径闭合，在磁场中，一定形状铁芯的主轴线有向与磁场轴线重合位置运动的趋势。利用这种趋势，开关磁阻电机以定子凸极产生磁场，转子铁芯凸极形成均匀分布的多个主轴线，只要控制定子各相顺序产生磁场，转子就总具有转向磁阻最小位置的趋势，从而产生维持电机运转的连续转矩。 如图所示的四相8／6极开关磁阻驱动电机为例，图中仅画出了定子其中的A相绕组。当B相绕组受到激励时，为减小磁路的磁阻，转子顺时针旋转，直到转子极2与定子极B 相对，此时磁路的磁阻最小（电感最大）。如果切断绕组B的激励，给绕组A施加激励，磁阻转矩使转子极l与定子极A相对。转矩方向一般指向最近的一对磁极相对的位置。因此，根据转子位置传感器的反馈信号，各相绕组按B-A-D-C的顺序导通，使转子沿顺时针方向连续旋转；反之，若按D-A-B-C的顺序导通，则电机会按逆时针方向连续旋转。通过控制加到电机绕组中电流脉冲的幅值、宽度及其与转子的相对位置，即可控制开关磁阻电动机转矩的大小与方向。 开关磁阻电动机的分类和特点 (1)分类 径向相对的两个绕组串联构成一个两极磁体，成为“一相”。根据定转子极数的不同，有多种电机结构，最常用的是三相6／4结构和四相8/6结构，如图所示。 开关磁阻电动机的气隙磁场有三类形式：径向磁场、轴向磁场和混合磁场。 (2)特点 开关磁阻电动机是一种新型电动机，该系统具有很多明显的特点。 ①结构简单开关磁阻电动机结构比其他电动机都要简单，相对于有刷直流电动机，其在电机的转子上没有滑环、绕组；相对于永磁无刷直流电动机和感应同步电动机，其转子上不需要安装永磁体；开关磁阻电动机只是在定子上有简单的集中绕组，绕组的端部较短，没有相间跨接线；开关磁阻电动机的定子和转子均采用凸极结构，定子和转子都是由硅钢片叠片组成；电动机结构简单、坚固，工作可靠，可适应高速、高温及强震动环境。 ②运行效率高开关磁阻电动机的转子不存在励磁及转差损耗，功率变换器元器件少，相应的损耗也小，在较宽的转速范围和较宽的转矩范围内效率可以达到85%-93%。 ③启动和低速性能好开关磁阻电动机启动转矩大，启动电流小，没有启动冲击电流；低速时可以提供很大的转矩；开关磁阻电动机调速系统启动转矩达到额定转矩的150%时，启动电流仅为额定电流的30%。 电动汽车价格https://www.360docs.net/doc/0b19477768.html, ④调速性能好调速范围宽广，可控参数多，可控参数有主开关开通角、主开关关断角、相电流幅值、直流电源电压；控制灵活，可实现多种控制方式联合运用；开关磁阻电动机可以四象限运行，容易实现正转，反转和电动、制动等。 ⑤可靠性高开关磁阻电动机结构简单坚固，各相电路独立工作，当某一相线圈发生故障时，只需停止该相线圈工作，电动机仍然可以继续运转。
开关磁阻电机功率因数
开关磁阻电机功率因数 一、开关磁阻电机的基本原理 开关磁阻电机是一种新型的电机，其基本原理是利用磁场的转移作用来实现转子运动。该电机由定子和转子两部分组成，其中定子上有若干个线圈，通过交流电源对其进行供电，从而产生旋转磁场。转子上则装有若干个铁芯，在旋转磁场的作用下，铁芯会发生磁通的变化，从而引起铁芯内部的磁场分布发生变化，使得转子产生旋转运动。 二、开关磁阻电机的优点 相比传统的感应电机和永磁同步电机，开关磁阻电机具有以下几个优点： 1. 高效率：由于该电机采用了开关控制技术，在启动和运行过程中可以实现高效率控制，从而大大提高了整个系统的能量利用率。 2. 负载能力强：在高负载情况下，该电机仍然能够保持较高的效率和稳定性。 3. 可靠性高：由于该电机采用了无刷结构设计，在使用过程中不会出现刷子摩擦和磨损等问题，从而大大提高了其使用寿命。
三、开关磁阻电机的功率因数 功率因数是电力系统中的一个重要参数，它表示有用功与视在功之比。在开关磁阻电机中，由于其结构特点和工作原理的限制，其功率因数 通常较低。这主要是由于以下几个方面的原因： 1. 谐波产生：由于该电机采用了开关控制技术，在启动和运行过程中 会产生大量的谐波，从而导致系统中出现较多的无功功率。 2. 磁场变化：由于该电机采用了变磁场控制技术，在运行过程中会不 断改变磁场方向和大小，从而导致系统中出现较多的无功功率。 3. 电容器不足：在使用该电机时，需要配备适当大小的电容器来补偿 无功功率，如果选用不当或数量不足，则会导致系统中出现较多的无 功功率。 四、提高开关磁阻电机的功率因数 为了提高开关磁阻电机的功率因数，可以采取以下几种方法： 1. 优化控制策略：通过优化控制策略，减少谐波和磁场变化对系统的 影响，从而降低无功功率的产生。 2. 增加电容器：在使用该电机时，可以增加适当大小的电容器来补偿 无功功率，从而提高整个系统的功率因数。
小功率高速开关磁阻电机驱动系统的设计与应用
小功率高速开关磁阻电机驱动系统的设计与应用 小功率高速开关磁阻电机驱动系统的设计与应用 1. 引言 1.1 主题介绍 在现代工业应用中，电机作为关键的能源转换装置，其驱动系统 的设计和应用一直是一个重要的研究领域。本文将深入探讨小功率高 速开关磁阻电机驱动系统的设计与应用，以介绍其原理、特点及在工 业领域中的重要性。 1.2 文章目的 本文的目的是通过深入剖析小功率高速开关磁阻电机驱动系统的 设计与应用，帮助读者深入理解其原理及其在不同领域中的广泛应用。 2. 小功率高速开关磁阻电机的概述 2.1 定义 小功率高速开关磁阻电机是一种采用电磁铁吸力控制转子运动的 电动机。它具有结构简单、高效能、高稳定性等特点，因此在很多应 用场景中取得了成功。 2.2 工作原理 小功率高速开关磁阻电机驱动系统的工作原理主要包括电磁铁的 磁性吸引力、开关磁阻控制、电流调节等。其关键是通过电流变化来
控制电磁铁的磁性吸引力，从而使转子运动。 2.3 特点和优势 小功率高速开关磁阻电机驱动系统具有领先的转矩密度、高响应 速度、宽速度范围、低惯性等特点。这些特点使其在精密仪器、自动 化设备等领域得到广泛应用。 3. 小功率高速开关磁阻电机驱动系统的设计与应用 3.1 系统设计 小功率高速开关磁阻电机驱动系统的设计主要包括电源设计、控 制器设计、传感器设计、保护设计等方面。其中，控制器设计是一个 核心环节，需要考虑实时性、稳定性、可靠性等因素。 3.2 电机参数选择 在小功率高速开关磁阻电机驱动系统的应用中，合理选择电机参 数至关重要。其中包括电机功率、电机转速、电机电流等参数的选取。这些参数将直接影响驱动系统的性能和使用效果。 3.3 驱动系统的应用 小功率高速开关磁阻电机驱动系统在工业领域中有着广泛的应用。它可以应用于机械加工设备、医疗设备、机器人等领域。它还可以用 于一些特殊环境，例如高温环境、高湿度环境等。 4. 小功率高速开关磁阻电机驱动系统的优势与挑战 4.1 优势 小功率高速开关磁阻电机驱动系统相对于传统的电机驱动系统具
不用永磁体的电机的原理
不用永磁体的电机的原理 电机是将电能转化为机械能的装置，广泛应用于各个领域。传统的电机通常使用永磁体作为励磁源，但随着永磁体稀缺资源的逐渐减少和环境保护意识的增强，研究和开发不用永磁体的电机成为了当前的热点之一。本文将介绍几种不用永磁体的电机原理。 一、感应电机原理 感应电机是一种常见的不用永磁体的电机。感应电机的原理基于法拉第电磁感应定律，当感应电机的定子绕组中通有交流电时，会产生交变磁场。由于磁场的变化，转子中的导体会感应出电动势，从而产生电流。电流在转子中形成磁场，与定子磁场相互作用，产生力矩，推动转子运动。 感应电机的优点是结构简单、制造成本低廉、可靠性高。但由于感应电机的励磁需要外部电源供电，功率因数较低，效率相对较低。 二、同步电机原理 同步电机是另一种不用永磁体的电机。同步电机的原理是通过外部的交流电源提供励磁电流，使转子磁场与定子磁场同步旋转。当转子速度与磁场旋转速度同步时，转子会受到磁场力矩的作用，产生转矩输出。
同步电机的优点是效率高、功率因数高、运行平稳。但同步电机需要外部电源供电，且对电源的电压和频率要求较高。 三、开关磁阻电机原理 开关磁阻电机是一种新型的不用永磁体的电机。开关磁阻电机的原理是通过改变定子绕组的通电顺序，控制磁场的方向和大小。在每个磁极的两侧设置磁阻元件，通过改变磁阻元件的导磁性能，控制磁场的产生和消失。当电流通过绕组时，磁场在定子中形成，与转子中的磁场相互作用，产生转矩。 开关磁阻电机的优点是结构简单、效率高、响应速度快、控制精度高。但开关磁阻电机的磁阻元件需要高频开关控制，对电路和控制系统的要求较高。 不用永磁体的电机的原理有感应电机原理、同步电机原理和开关磁阻电机原理。这些电机虽然不使用永磁体作为励磁源，但仍能有效地将电能转化为机械能，具有一定的应用前景。随着科技的进步和研究的深入，相信不用永磁体的电机将会有更广阔的发展空间，为社会的可持续发展做出贡献。
开关磁阻电机的原理应用
开关磁阻电机的原理应用 1. 什么是开关磁阻电机 开关磁阻电机是一种新型的电机，它利用磁电耦合效应来达到转矩输出的目的。与传统电机相比，开关磁阻电机具有结构简单、体积小、重量轻、效率高等优点，因此在一些特殊的应用领域具有广泛的应用前景。 2. 工作原理 开关磁阻电机主要由转子、定子和磁极组成。其中磁极由软磁性材料制成，可 以在磁场中产生不同的磁阻，从而调节电机的输出转矩。 当电流通过定子线圈时，会在转子上产生磁通量。通过控制磁极的磁阻，可以 调节磁通量的路径，从而实现电机的转矩输出。具体工作原理如下： •步骤1：开始时，电流通过转子线圈。 •步骤2：转子线圈中的电流会在转子上产生磁场。 •步骤3：通过控制磁极的磁阻，可以改变磁场的路径。 •步骤4：根据需要，可以调节磁场的大小和方向，从而实现不同的转矩输出。 3. 开关磁阻电机的应用 开关磁阻电机在实际应用中有着广泛的应用领域，以下是一些常见的应用场景： 3.1 自动控制系统 开关磁阻电机可以用于自动控制系统中，例如自动门控制系统和电梯控制系统。通过控制电机的转矩输出，可以实现门的自动开关和电梯的升降运动。 3.2 医疗设备 开关磁阻电机可以用于医疗设备，例如手术机器人和医疗器械。由于开关磁阻 电机结构简单且体积小，非常适合用于医疗设备中，可以实现精确的运动控制。 3.3 机器人领域 开关磁阻电机在机器人领域有着广泛的应用，例如工业机器人和服务机器人。 通过控制电机的转矩输出，可以实现机器人的运动和抓取动作。
3.4 汽车行业 开关磁阻电机可以用于汽车行业，例如电动车和智能驾驶系统。由于开关磁阻 电机具有高效率和高可靠性，非常适合用于电动车的动力系统和智能驾驶系统的控制。 3.5 其他领域 开关磁阻电机还可以在其他领域中得到应用，例如航空航天、电子设备和家用 电器等。由于开关磁阻电机具有体积小、重量轻和高效率的特点，可以实现精确的控制和节能效果。 4. 总结 开关磁阻电机是一种新型的电机，利用磁电耦合效应实现转矩输出。与传统电 机相比，开关磁阻电机具有结构简单、体积小、重量轻、效率高等优点，因此在自动控制系统、医疗设备、机器人领域、汽车行业和其他领域都有着广泛的应用前景。随着技术的不断进步，开关磁阻电机的应用前景将会越来越广阔。
开关磁阻电机的原理及其控制系统
开关磁阻电机的原理及其控制系统 1.工作原理： 开关磁阻电机是一种以磁阻为主要工作原理的电机。它利用电流在磁阻元件中产生的磁阻变化，从而实现驱动电机转动。该电机主要由定子和转子两部分组成。定子中心构造有磁阻元件（如磁阻电阻块或磁阻隐藏产生器），制造磁场，而转子是磁场作用下的动力元件。电机通过改变定子和转子之间的磁阻关系来实现转矩调速。 工作过程如下： (1)当电机通电时，定子中的磁场会激励转子周围的物质，并产生磁阻。 (2)通过改变通电线圈的电流方向，可以改变磁场中的磁阻分布和大小。 (3)转子在磁场影响下，会发生转动，转动角度和方向与磁阻的变化有关。 (4)控制系统通过改变电流的大小和方向，以调节磁场中的磁阻，从而控制电机的转速和转矩。 2.控制系统： (1)电源供应：控制系统需要提供稳定的电源供应，以保证电机正常工作。可以采用直流电源或交流电源供电，根据实际要求进行选择。 (2)电流控制：电流控制是开关磁阻电机的关键。通过改变电流的大小和方向，可以实现对电机的转速和转矩的调节。可以采用PID控制算法等来实现电流的闭环控制。
(3)角度控制：角度控制是实现电机转动角度的控制手段。可以通过位置传感器等装置来检测电机转子的位置，然后通过控制系统来调整电流方向和大小，从而实现电机转子在指定角度上停留或转动。 (4)速度控制：速度控制是根据实际需求来调节电机转速的手段。可以通过改变电流的大小和方向，或者改变供电频率等方式来实现速度的调节。 总结： 开关磁阻电机是一种利用磁阻变化实现驱动的电机，通过改变电流的大小和方向，可以实现对电机的转速和转矩的调节。其控制系统主要包括电源供应、电流控制、角度控制和速度控制等部分。利用这些控制手段，可以实现对开关磁阻电机的精确控制，满足各种实际应用需求。
开关磁阻电机的设计与应用
开关磁阻电机的设计与应用 引言 开关磁阻电机是一种新型的电机，具有结构简单、体积小、响应快、效率高等优点，在工业生产和家用电器等领域得到广泛应用。本文将介绍开关磁阻电机的设计原理、构造和工作方式，并探讨其在不同领域的应用。 1. 开关磁阻电机的设计原理 开关磁阻电机是通过控制磁场的方向和大小来实现转动，其设计原理基于磁阻效应和磁场的反转。当电流通过绕组时，会产生一个磁场，根据右手定则，当磁阻材料中的磁场方向与绕组的磁场方向相反时，就会出现瞬时的磁流偏移，导致磁场的反转。通过不断地反转磁场的方向，可以产生连续的转动力。 2. 开关磁阻电机的构造 开关磁阻电机主要由转子、定子和驱动电路组成。 2.1 转子 转子是开关磁阻电机的核心部件，由磁阻材料制成。磁阻材料通常采用铁短路片或磁铁片，具有高导磁性和低磁饱和性。转子上绕有线圈，通过控制线圈通电情况，可以控制转子的磁场方向和大小。 2.2 定子 定子是开关磁阻电机中固定的部件，用于产生或感应磁场。定子一般由永磁体或电磁体构成，永磁体具有固定的磁场，电磁体则通过外部电源提供磁场。定子的磁场与转子的磁场交互作用，产生转动力。 2.3 驱动电路 驱动电路是控制开关磁阻电机正常工作的关键部分，它负责提供正确的电流和电压信号，并控制磁场的反转。驱动电路一般由电能转换器、控制芯片和传感器组成。 3. 开关磁阻电机的工作方式 开关磁阻电机主要有两种工作方式：单相工作和多相工作。
3.1 单相工作 单相工作是指开关磁阻电机通过单个绕组进行驱动，具有结构简单、成本低的优点。但由于只有一个驱动绕组，单相工作的开关磁阻电机转速较低，扭矩较小，适用于一些低负载和速度要求不高的应用。 3.2 多相工作 多相工作是指开关磁阻电机通过多个绕组进行驱动，具有转速高、扭矩大的优点。多相工作的开关磁阻电机可以灵活控制磁场的变化，达到更高的效率和更精确的转动性能。但多相工作的开关磁阻电机相对于单相工作来说，结构复杂，成本较高。 4. 开关磁阻电机的应用领域 开关磁阻电机在工业生产和家用电器领域有广泛的应用。 4.1 工业生产 在工业生产中，开关磁阻电机可用于控制机械臂、输送带、自动门等装置的转动。其结构简单、响应快的特点使其在自动化生产线上具有重要作用。 4.2 家用电器 开关磁阻电机广泛应用于家用电器，如洗衣机、电风扇、空调等。开关磁阻电机具有体积小、噪音低、启动快的特点，适合家庭环境使用。 4.3 交通工具 开关磁阻电机还可应用于交通工具，如电动自行车、电动汽车等。开关磁阻电机可以根据不同的驱动需求进行优化设计，以实现高效能、节能的动力输出。 结论 开关磁阻电机凭借其结构简单、体积小、响应快、效率高等特点，具有广泛的应用前景。在不断的技术创新下，开关磁阻电机将进一步改进和发展，为工业生产和生活带来更多便利和效益。
开关磁阻电机的原理和控制系统方案
开关磁阻电机的原理与其控制系统 开关磁阻电机80年代初随着电力电子、微电脑和控制理论的迅速发展而发展起来的一种新型调速驱动系统。具有结构简单、运行可靠、成本低、效率高等突出优点，目前已成为交流电机调速系统、直流电机调速系统、无刷直流电机调速系统的强有力的竞争者。 一、开关磁阻电机的工作原理 开关磁阻电机的工作原理遵循磁磁阻最小原理，即磁通总是要沿着磁阻最小路径闭合。因此，它的结构原则是转子旋转时磁路的磁阻要有尽可能大的变化。所以开关磁阻电动机采用凸极定子和凸极转子的双凸极结构，并且定转子极数不同。 开关磁阻电机的定子和转子都是凸极式齿槽结构。定、转子铁芯均由硅钢片冲成一定形状的齿槽，然后叠压而成，其定、转子冲片的结构如图1所示。
图1：开关磁阻电机定、转子结构图 图1所示为12/8极三相开关磁阻电动机，S1. S2是电子开关，VD1, VD2 是二极管，是直流电源。 电机定子和转子呈凸极形状，极数互不相等，转子由叠片构成，定子绕组可根据需要采用串联、并联或串并联结合的形式在相应的极上得到径向磁场，转子带有位置检测器以提供转子位置信号，使定子绕组按一定的顺序通断，保持电机的连续运行。电机磁阻随着转子磁极与定子磁极的中心线对准或错开而变化，因为电感与磁阻成反比，当转子磁极在定子磁极中心线位置时，相绕组电感最大，当转子极间中心线对准定子磁极中心线时，相绕组电感最小。 当定子A相磁极轴线OA与转子磁极轴线O1不重合时，开关S1, S2合上，A 相绕组通电，电动机建立起以OA为轴线的径向磁场，磁通通过定子扼、定子极、气隙、转子极、转子扼等处闭合。通过气隙的磁力线是弯曲的，此时磁路的磁导小于定、转子磁极轴线重合时的磁导，因此，转子将受到气隙中弯曲磁力线的切向磁拉力产生的转矩的作用，使转子逆时针方向转动，转子磁极的轴线O1向定子A相磁极轴线OA趋近。当OA和O1轴线重合时，转子己达到平衡位置，即当A相定、转子极对极时，切向磁拉力消失。此时打开A相开关S1, S2，合上B 相开关，即在A相断电的同时B相通电，建立以B相定子磁极为轴线的磁场，电动机磁场沿顺时针方向转过300，转子在磁场磁拉力的作用下继续沿着逆时针方向转过15,。依此类推，定子绕组A-B-C三相轮流通电一次，转子逆时针转动了一个转子极距Tr(T.=2π/N,)，对于三相12/8极开关磁阻电机，T=3600/8=o 45，定子磁极产生的磁场轴线则顺时针移动了3×30'=90'空间角。可见，连续不断地按A-B-C-A的顺序分别给定子各相绕组通电，电动机磁场轴线沿A-B-C-A的方向不断移动，转子沿A-C-B-A的方向逆时针旋转。如果按A-C-B-A的顺序给定子各相绕组轮流通电，则磁场沿着A-C-B-A的方向转动，转子则沿着与之相反的 A-B-C-A方向顺时针旋转。 二、开关磁阻电机的控制原理 传统的PID控制一方面参数的整定没有实现自动化，另一方面这种控制必须精确地确定对象模型。而开关磁阻电动机( SRM) 得不到精确的数学模型, 控制参数变化和非线性, 使得固定参数的 PID 控制不能使开关磁阻电动机控制系统在各种工况下保持设计时的性能指标。 模糊控制器是一种近年来发展起来的新型控制器，其优点是不需要掌握受控对象的精确数学模型，而根据人工控制规则组织控制决策表，然后由该表决定控制量的大小。因此采用模糊控制, 对开关磁阻电动机（SRM）进行控制是改善系统性能的一种途径。但在实践中发现, 常规模糊控制器的设计存在一些不足, 如控制表中数据有跳跃, 平滑性较差, 这对控制效果有影响。
开关磁阻电机原理和应用
开关磁阻电机原理和应用 开关磁阻电机是一种利用磁控件（磁阻部件）来产生力矩的电机。它 的工作原理基于由磁阻元件（通常是磁阻片或磁阻杆）组成的电磁系统， 通过改变磁通路的构型来调节电机力矩的大小。下面将详细介绍开关磁阻 电机的工作原理和应用。 一、工作原理： 开关磁阻电机由电磁系统、电子控制系统和机械传动系统组成。电磁 系统由一个或多个磁阻片或磁阻杆组成，通过改变这些磁阻元件之间的磁 通路来调节电机的力矩。电子控制系统通过控制电流的波形和大小，来控 制磁阻元件的磁化状态和磁力大小。机械传动系统由转子和输出轴组成， 通过电磁系统的力矩作用，在输出轴上产生机械输出。 1.电流波形调节：电子控制系统控制电流的方向和大小，通过改变电 流的波形，从而控制磁阻元件的磁化状态和磁力大小。这通常可以通过非 线性电感器件（如磁阻片）的磁化状态的变化来实现。 2.磁化状态调节：通过控制电流波形，可以改变电磁系统中磁阻元件 的磁化状态。这进一步改变了电磁系统中的磁通径和磁力分布，影响力矩 的大小。 3.磁力调节：改变磁阻元件之间磁通路的构型，可以调节电磁系统中 的磁力大小。例如，通过调节磁阻元件之间的距离或角度，可以改变磁通 径和磁阻元件之间的相互作用。这进一步影响电机的力矩输出。 4.力矩输出：通过电磁系统的磁力作用，将机械转矩传递到输出轴上，实现机械输出。
二、应用： 1.交通运输领域：开关磁阻电机可以用作电动汽车、混合动力汽车和电动自行车的驱动电机。与传统的驱动电机相比，它们具有更高的效率和更好的节能性能。 2.工业领域：开关磁阻电机可以应用于纺织机械、包装机械、食品机械等。它们具有快速响应和高精度调速的特点，能够满足工业生产对电机运行精度和可靠性的要求。 3.家用电器领域：开关磁阻电机可以应用于洗衣机、冰箱、空调等家用电器。它们具有低噪音、长寿命和节能等优点。 4.医疗设备领域：开关磁阻电机可以应用于电动轮椅、医用手术器械等医疗设备。它们具有精确控制和可靠性高的特点，能够满足医疗设备对电机运行的要求。 5.机器人领域：开关磁阻电机可以应用于机器人的关节驱动系统。它们具有高速响应和高精度控制的特点，能够实现机器人运动的精确控制和灵活性。 总而言之，开关磁阻电机是一种利用磁控件来产生力矩的电机。它的工作原理是通过改变磁通路的构型来调节电机力矩的大小，具有电磁系统简单、工作效率高、起动和制动性能好等优点。在交通运输、工业、家用电器、医疗设备和机器人等领域都有广泛的应用。