开关磁阻电机结构与原理_学习手册

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开关磁阻电机的结构与原理

您的学习任务

学习开关磁阻电机结构与原理,学习开关磁阻电机的拆装。为开关磁阻电机的维护与保养打下良好基础。

相关知识

一、开关磁阻电机的结构

开关磁阻电机(Switch Reluctance Machine)具有高起动转矩、高效率、高过载能力、可正反频繁无冲击电流起动,可快速制动、可宽范围调速,低运行电流、低维护费用,结构简单、坚固,易于制造等特点。使得其在新能源货运车上得到了大量使用,但开关磁阻电机所具有的震动较大,噪声大等使得其在新能源轿车中还没使用。从图 4-20 开关磁阻电机外形图中可见与与三相交流鼠笼式异步电机最大的不同是电源进线多了,外部联线方式发生了改变。本图中采用的是水冷方式,增加了冷却管路。

图4-20 开关磁阻电机外形图

从图4-21 的开关磁阻拆装简图中,可以更清楚的看到开关磁阻的结构,定子绕组中有多个绕组,采取一定的接线方式,与定子铁芯一起形成多个磁极。定子的每个绕组与其所围绕的铁芯形成一个磁极。磁极是偶数的,两个互差 180°角的绕组组成一个磁极对。分别代表磁场的N、S 极。

图4-21 开关磁阻拆装简图转子是由转子轴和转子铁芯所组成。转子上无绕组也

无导条,转子铁芯上有多个突出级,

可为定子磁场提供顺畅的磁路。转子突出极也是偶数的。

a)定子铁芯图b)定子铁芯与转子组装图c)定子与

转子组装图图4-22 开关磁阻电机组装简图从图4-22 中可知,定子的磁极数为6,而转子的突出极为4。可见定子磁极与转子突出极是不相等的。但定子磁极数与转子突出极数应尽量靠近,不应相差太大。定子和转子也还有其它的形式。

a) 12/8 极磁阻电机b) 4/2 极

磁阻电机图4-23 开关磁阻电机不同磁极图

在图4-23 中,a)图中定子磁极为12 极,但转子突出极只有8 极。在b)图中,定子磁极有4 极,但转子突出极只有2 极。在a)图中定子可以有6 相定子绕组接线,b) 图中定子绕组可以有A、B 两相绕组接线。

图4-24 开关磁阻电机拆装图

从图4-24 的开关磁阻电机拆装图中可以看到,开关磁阻电机也有一部分是采用风冷的形式,其转子上安装有风扇将风鼓入电机。另外在电机上还安装有霍尔传感器,用于在电机起动过程中检测转子位置。通过位置传感器对转子位置的测量,可以很方便的计算出转子转速。

二、开关磁阻电机原理开关磁阻电机的工作机理基于磁通总是沿磁导最大的路径闭合

的原理。当定、转子齿中

心线不重合、磁导不为最大时,磁场就会产生磁拉力,形成磁阻转矩,使转子转到磁导最大的位置。当向定子各相绕组中依次通入电流时,电机转子将一步一步地沿着通电相序相反的方向转动。如果改变定子各相的通电次序,电机将改变转向。但相电流通流方向的改变是不会影响转子的转向的。

图4-25 开关磁阻电机运行原理图

图4-25 是开关磁阻电机运行原理图,磁通总要沿着磁阻最小路径闭合,一定形状的铁心在移动到最小磁阻位置时,必定使自己的轴线与主磁场的轴线重合。

1、给A-A’线圈通电,线圈产生磁场,转子铁芯是导磁的,如果 1-1’中心线不与A-A’ 中心线重合,那么在磁场力的作用下将会吸引转子旋转,直到1-1’中心线与A-A’ 中心线重合。由于1-1’中心线与A-A’重合了,开关磁阻电机的磁极对数与转子突出极对数是不相同的,所以2-2’中心线与B-B’不重合,3-3’中心线与C-C’也不重合。

2、再将A-A’线圈断电,给B-B’线圈通电,此时2-2’中心线与B-B’中心线最近,但又不重合,所以B-B’线圈产生的电磁力将吸引转子旋转,直至2-2’中心线与B-B’中心线重合。此时1-1’中心线与A-A’中心线不再重合,3-3’中心线与C-C’中心线也不重合。

3、再将B-B’线圈断电,给C-C’线圈通电,此时3-3’中心线与C-C’中心线最近,但又不重合,所以C-C’线圈产生的电磁力将吸引转子旋转,直至3-3’中心线与C-C’中心线重合。

4、再将C-C’线圈断电,给D-D’线圈通电,此时1-1’中心线与D-D’中心线最近,但又不重合,所以D-D’线圈产生的电磁力将吸引转子旋转,直至1-1’中心线与D-D’中心线重合。

5、再将D-D’线圈断电,给A-A’线圈通电。重复上面1,2,3,4 步骤。开关磁阻电机也就旋转起来了。

6、要使电机反向旋转,只要改变绕圈通电顺序即可。例如上述方法是A-A’线圈最先通电,然后断电,给B-B’线圈通电,依此类推。形成转子逆时针旋转。可以在A-A’线圈断电后,给D-D’线圈能电,而不是给B-B’通电,这样转子就会顺时针旋转。

注意:电机的旋转方向只与绕圈通电顺序有关而与绕圈电流方向无关。例如上述方法是电流从A 流到A’,那么改变电流方向从A’流向A 也是一样的效果。

7、开关磁阻电机的旋转速度与线圈通断电的改变频率有关。改变的越快,电机转速也越快。

这就是磁阻电动机的工作原理。由于是运用了利用磁阻最小原理,故称为磁阻电动机,又由于线圈电流通断、磁通状态直接受开关控制,故称为开关磁阻电动机。

下面再来分析开关磁阻电机铭牌含义:

制造厂名:填写制造厂家名称。

型号:例如型号为KC115MSXXX。KC:开关磁阻电机;115:尺寸规格代号;M:信号反馈元件代号(M-光电编码器,X-旋转变压器,H-霍尔元件,无传感器不必标注);S:冷却方式代号(S-水冷,Y-油冷)。XXX:预留代号由用英文大写字母或阿拉伯字母组合,其含义由制造商自行决定。

编号:制造厂家产品编号。名称:开关磁阻电机。

主要参数包括:额定电压、持续转矩、持续功率、相数、工作制、峰值转矩、峰值功率、最高工作转速、绝缘等级、防护等级。

拓展学习

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。

开关磁阻电机结构与原理_学习手册

开关磁阻电机的结构与原理 您的学习任务 学习开关磁阻电机结构与原理,学习开关磁阻电机的拆装。为开关磁阻电机的维护与保养打下良好基础。 相关知识 一、开关磁阻电机的结构 开关磁阻电机(Switch Reluctance Machine)具有高起动转矩、高效率、高过载能力、可正反频繁无冲击电流起动,可快速制动、可宽范围调速,低运行电流、低维护费用,结构简单、坚固,易于制造等特点。使得其在新能源货运车上得到了大量使用,但开关磁阻电机所具有的震动较大,噪声大等使得其在新能源轿车中还没使用。从图 4-20 开关磁阻电机外形图中可见与与三相交流鼠笼式异步电机最大的不同是电源进线多了,外部联线方式发生了改变。本图中采用的是水冷方式,增加了冷却管路。 图4-20 开关磁阻电机外形图 从图4-21 的开关磁阻拆装简图中,可以更清楚的看到开关磁阻的结构,定子绕组中有多个绕组,采取一定的接线方式,与定子铁芯一起形成多个磁极。定子的每个绕组与其所围绕的铁芯形成一个磁极。磁极是偶数的,两个互差 180°角的绕组组成一个磁极对。分别代表磁场的N、S 极。 图4-21 开关磁阻拆装简图转子是由转子轴和转子铁芯所组成。转子上无绕组也 无导条,转子铁芯上有多个突出级, 可为定子磁场提供顺畅的磁路。转子突出极也是偶数的。 a)定子铁芯图b)定子铁芯与转子组装图c)定子与 转子组装图图4-22 开关磁阻电机组装简图从图4-22 中可知,定子的磁极数为6,而转子的突出极为4。可见定子磁极与转子突出极是不相等的。但定子磁极数与转子突出极数应尽量靠近,不应相差太大。定子和转子也还有其它的形式。 a) 12/8 极磁阻电机b) 4/2 极

同步电机的基本工作原理和结构

同步电机的基本工作原理和结构 第一节精编资料 本章主要介绍同步电机的结构和基本工作原理,同步电机的电动势和磁动势,异步电动...二,同步电机的工作原理1磁场:三相同步电机运行时存在两个旋转磁场: 定子旋转磁场... 原理,结构 同步电机的基本工作原理和结构 本章主要介绍同步电机的结构和基本工作原理、同步电机的电动势和磁动势、异步电动机的电势平衡,磁势平衡、等值电路及相量图、功率转矩、同步发电机运行原理等内容。本章共有10节课,内容和时间分配如下: 1.掌握同步电机的结构特点及工作原理。(2节) 2.掌握同步电机绕组有关的结构、额定参数(1节) 3.掌握同步电机机绕组的磁动势、等效电路,一般掌握相量图。(3节) 4.掌握同步电机功率、转矩和同步电机启动特性。(2节) 5.了解同步发电机的运行原理。(2节) 一、简介 交流电机,根据用途,可以分为同步发电机、同步电动机和同步补偿机三类。 (交流电能几乎全部是由同步发电机提供的。目前电力系统中运行的发电机都 是三相同步发电机。 同步电动机可以通过调节其励磁电流来改善电网的功率因数,因而在不需要调速的低速大功率机械中也得到较广泛的应用。随着变频技术的不断发展,同步电动机的起动和调速问题都得到了解决,从而进一步扩大了其应用范围。

同步补偿机实质上是接在交流电网上空载运行的同步电动机,其作用是从电网汲取超前无功功率来补偿其它电力用户从电网汲取的滞后无功功率,以改善电网的供功率因数。) 二、同步电机的工作原理 1磁场:三相同步电机运行时存在两个旋转磁场: 定子旋转磁场和转子旋转磁场。定子旋转磁场—又常称为电枢磁势,而相应的磁场称为电枢磁场60f1n,速度:同步速度,即 1p 方向:从具有超前电流的相转向具有滞后电流的相。 形成原因:以电气方式形成。 (当对称三相电流流过定子对称三相绕组时,将在空气隙中产生旋转磁通势。它的旋转速度 60f1n,1p为同步速度,即;它的旋转方向是从具有超前电流的相转向具有滞后电流的相;当某相电流达到最大值的瞬间,旋转磁势的振幅恰好转到该相绕组轴线处。这个旋转磁通势是以电气方式形成的。同步电机不论作为发电机运行还是作为电动机运行,只要其定子三相绕 组中流通对称三相电流,都将在空气隙中产生上述旋转磁通势,建立旋转磁场。同步电机的定子绕组被称为电枢绕组,因此,上述磁势又常称为电枢磁势,而相应的磁场称为电枢磁场。转子旋转磁场—直流励磁的旋转磁场。 60f1n, 速度:同步速度,即1p 方向:与定子相同。 形成原因:机械方式形成。 (在同步电机的转子上装有由直流励磁产生的磁极,磁极与转子无相对运动。当转子旋转时, 以机械方式形成旋转磁通势,并在气隙中形成另一种旋转磁场。由于磁场随转子一同旋转,被称为直流励磁的旋转磁场。) 2 电动势—两个旋转磁场切割绕组产生。

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。 图1 三相sr电动机剖面图 从上面的分析可见,电流的方向对转矩没有任何影响,电动机的转向与电流方向无关,而仅取决于相绕组的通电顺序。若通电顺序改变,则电机的转向也发生改变。为保证电机能连续地旋转,位置检测器要能及时给出定转子极间相对位置,使控制器能及时和准确地控制定子各相绕组的通断,使srm能产生所要求的转矩和转速,达到预计的性能要求。 2.2 电路分析

开关磁阻电动机原理

开关磁阻电动机原理 Switched Reluctance Motor 开关磁阻电动机(SR)是近些年发展的新型调速电机,结构简单结实、调速范围宽且性能好,现已广泛用在仪器仪表、家电、电动汽车等领域。 下面通过一个开关磁阻电动机原理模型来介绍工作原理。 双凸极结构 磁阻电机的定子铁芯有六个齿极,由导磁良好的硅钢片冲制后叠成,见下图。 磁阻电机定子铁芯 磁阻电机的转子铁芯有四个齿极,由导磁良好的硅钢片冲制后叠成,见下图。 磁阻电机转子铁芯

与普通电机一样,转子与定子直接有很小缝隙,转子可在定子内自由转动,见下图。 双凸极结构的定子铁芯与转子铁芯 由于定子与转子都有凸起的齿极,这种形式也称为双凸极结构。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。 定子铁芯上有励磁绕组 在转子上没有线圈,这是磁阻电机的主要特点。在讲电动机工作原理时常用通电导线在磁场中受力来解释电动机旋转的道理,但磁阻电机转子上没有线圈,也无“鼠笼”,那是靠什么力推动转子转动呢?磁阻电动机则是利用磁阻最小原理,也就是磁通总是沿磁阻最小的路径闭合,利用齿极间的吸引

力拉动转子旋转。 三相6/4结构工作原理 下面通过图示来说明转子的工作原理,下面是磁阻电动机的正视图,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(标有紫色圆点的线端连接在一起),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结构。在下图标注的A相、B相、C相线圈仅为后面分析磁路带来方便,并不是连接普通的三相交流电。 磁阻电机励磁绕组分布图 在下面有一组磁阻电动机运转原理动画的截图,从中我们将看到磁阻电动机是如何转动起来的。A 相、B相、C相线圈由开关控制电流通断,图中红色的线圈是通电线圈,黄色的线圈没有电流通过;通过定子与转子的深蓝色线是磁力线;约定转子启动前的转角为0度。 从左面图起,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异时针转动;中间图是转子转了10度的图,右面图是转到20度的图,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。

开关磁阻电机的基本了解

开关磁阻电机的基本学习内容 1 开关磁阻电机的基本原理以及结构 开关磁阻电动机(Switched Reluctance Motor ,简称SRM) 定转子为双凸极结构,铁心均由普通硅钢片叠压而成,其定子极上有集中绕组,径向相对的两个绕组串联构成一相,转子非永磁体,其上也无绕组[1,3]。SRM 的定转子极数必须满足如下约束关系: s r s N =2km N = N + 2k (1-1) 其中,Ns ,Nr 分别为电机定、转子数;m 为电机相数值减1;k 为一常数。以下图1-1所示一个典型四相8/6极SRM 为例,相数为4,因而m=3,取k=1,则Ns=6,Nr=8。m 及k 值越高,越利于高控制性能控制,但相应成本越高,结构越复杂。目前技术较为成熟,发展较为迅速的产品多为三、四相SRM [2]。

图1-1即为一典型四相8/6结构的SRM电机本体及其不对称功率变换器主电路的示意图(图1-1在末尾手画)。为表述清晰,图中仅画出不对称半桥电路的一相,其他各相均与该相相同,并省略了相应的驱动及检测电路。完整的开关磁阻电机调速系统(Switched Reluctance Motor Drive,简称SRD)则由SRM、功率变换器、控制器、位置检测器等四大部分组成,如下图1-2示。 SRM可以认为是同步电机的一个分支,它运行时遵循磁阻最小原理,同步进电机较为类似[2,30]。其具体运行原理如下:首先要保证励磁相的定子凸极和最近的转子凹极中心线不重合,也即初始位移不能位于磁阻最小位置。通以交流电后,经过一个整流桥变为直流电源,当开关S1和S2开通时,AA’相通电励磁,产生一个磁拉力。在该电磁力的轴向分量作用下,产生电磁转矩,凸极转子铁心趋向于旋转到定转子极轴线B-B’与A-A’重合的位置;而电磁力的径向力分量则造成定子的“变形”,这也是产生转矩脉动和电机噪声的根本原因之一。在该过程中电机吸收电能。关断S1和S2,开通BB’相,此时AA’相经续流二极管VD1、VD2将电能回馈给电源,同时BB’相趋向运行到定转子极轴线C-C’与B-B’重合的位置。以此类推,顺次给A→B→C→D相循环励磁,在惯性和轴向力的作用下,转子将一直逆着励磁顺序旋转,从而完成自同步运行。同理若改变励磁顺序为C→B→A→D,则转子沿顺时针方向转动。由此可以看出, SRM与直流电机不同,其运行方向与相电流方向无关,而仅与相绕组通电顺序有关。 图1-2开关磁阻电机调速系统构成

电动机的基本结构及工作原理

电动机的基本结构及工作原理 交流电机分异步电机和同步电机两大类。异步电机一般作电动机使用,拖动各种生产机械作功。同步电机分分为同步发电机和同步电动机两类。根据使用电源不同,异步电机可分为三相和单相两种型式。 一、异步电动机的基本结构 三相异步电动机由定子和转子两部分组成。因转子结构不同又可分为三相笼型和绕线式电机。 1、三相异步电动机的定子: 定子主要由定子铁心、定子绕组和机座三部分组成。定子的作用是通入三相对称交流电后产生旋转磁场以驱动转子旋转。定子铁心是电动机磁路的一部分,为减少铁心损耗,一般由0.35~0.5mm厚的导磁性能较好的硅钢片叠成圆筒形状,安装在机座内。定子绕组是电动机的电路部分,安嵌安在定子铁心的内圆槽内。定子绕组分单层和双层两种。一般小型异步电机采用单层绕组。大中型异步电动机采用双层绕组。机座是电动机的外壳和支架,用来固定和支撑定子铁心和端盖。 电机的定子绕组一般采用漆包线绕制而成,分三组分布在定子铁心槽内(每组间隔120O),构成对称的三相绕组。三相绕组有6个出线端,其首尾分别用U1、U2;V1、V2;W1、W2表示,连接在电机机壳上的接线盒中,一般3KW以下的电机采用星形接法(Y接),3KW以上的电机采用三角形接法(△接)。当通入电机定子的三相交流电相序改变后,因定子的旋转磁场方向改变,所以电机的转子旋转方向也改变。

2、三相异步电动机的转子:

转子主要由转子铁心、转子绕组和转轴三部分组成。转子的作用是产生感应电动势和感应电流,形成电磁转矩,实现机电能量的转换,从而带动负载机械转动。转子铁心和定子、气隙一起构成电动机的磁路部分。转子铁心也用硅钢片叠压而成,压装在转轴上。气隙是电动机磁路的一部分,它是决定电动机运行质量的一个重要因素。气隙过大将会使励磁电流增大,功率因数降低,电动机的性能变坏;气隙过小,则会使运行时转子铁心和定子铁心发生碰撞。一般中小型三相异步电动机的气隙为0.2~1.0mm,大型三相异步电动机的气隙为1.0~1.5mm。 三相异步电动机的转子绕组结构型式不同,可分为笼型转子和绕线转子两种。笼型转子绕组由嵌在转子铁心槽内的裸导条(铜条或铝条)组成。导条两端分别焊接在两个短接的端环上,形成一个整体。如去掉转子铁心,整个绕组的外形就像一个笼子,由此而得名。中小型电动机的笼型转子一般都采用铸铝转子,即把熔化了的铝浇铸在转子槽内而形成笼型。大型电动机采用铜导条;绕线转子绕组与定子绕组相似,由嵌放在转子铁心槽内的三相对称绕组构成,绕组作星形形联结,三个绕组的尾端连结在一起,三个首端分别接在固定在转轴上且彼此绝缘的三个铜制集电环上,通过电刷与外电路的可变电阻相连,用于起动或调速。 3、三相异步电动机的铭牌: 每台电动机上都有一块铭牌,上面标注了电动机的额定值和基本技术数据。铭牌上的额定值与有关技术数据是正确选择、使用和检修电动机的依据。下面对铭牌中和各数据加以说明: 型号异步电动机的型号主要包括产品代号、设计序号、规格代号和特殊环境代号等。产品代号表示电动机的类型,用汉语拼音大写字母表示;设

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 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,电动机内建立起以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,电动机内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,电动机内磁场轴线沿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。

开关磁阻电机原理动画演示_说明

开关磁阻电动机原理 资料来源:https://www.360docs.net/doc/0c6622178.html,/zindex01.html 开关磁阻电动机(SR)是近些年发展的新型调速电机,结构简单结实、调速范围宽且性能好,现已广泛用在仪器仪表、家电、电动汽车等领域。 下面通过一个开关磁阻电动机原理模型来介绍工作原理。 双凸极结构 磁阻电机的定子铁芯有六个齿极,由导磁良好的硅钢片冲制后叠成,见下图。 磁阻电机定子铁芯 磁阻电机的转子铁芯有四个齿极,由导磁良好的硅钢片冲制后叠成,见下图。 磁阻电机转子铁芯

与普通电机一样,转子与定子直接有很小缝隙,转子可在定子内自由转动,见下图。 双凸极结构的定子铁芯与转子铁芯 由于定子与转子都有凸起的齿极,这种形式也称为双凸极结构。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。 定子铁芯上有励磁绕组 在转子上没有线圈,这是磁阻电机的主要特点。在讲电动机工作原理时常用通电导线在磁场中受力来解释电动机旋转的道理,但磁阻电机转子上没有线圈,也无“鼠笼”,那是靠什么力推动转子转动呢?磁阻电动机则是利用磁阻最小原理,也就是磁通总是沿磁阻最小的路径闭合,利用齿极间的吸引力拉动转子旋转。

三相6/4结构工作原理 下面通过图示来说明转子的工作原理,下面是磁阻电动机的正视图,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(标有紫色圆点的线端连接在一起),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结构。在下图标注的A相、B相、C相线圈仅为后面分析磁路带来方便,并不是连接普通的三相交流电。 磁阻电机励磁绕组分布图 在下面有一组磁阻电动机运转原理动画的截图,从中我们将看到磁阻电动机是如何转动起来的。A相、B相、C相线圈由开关控制电流通断,图中红色的线圈是通电线圈,黄色的线圈没有电流通过;通过定子与转子的深蓝色线是磁力线;约定转子启动前的转角为0度。 从左面图起,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异时针转动;中间图是转子转了10度的图,右面图是转到20度的图,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。 磁阻电机工作原理示意图-1 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,见下左图,于是转子继续转动。中间图是转子转到40度的图,右面图是转到50度的图,磁力一直牵引转子转到60度为止。 磁阻电机工作原理示意图-2

机电控制作业 开关磁阻电机及matlab仿真

开关磁阻电机 一、概述 开关磁阻电动机结构简单、可靠性高、恒转矩、恒功率而且调速性能好(覆盖功率范围10W~5MW的各种高、低速驱动调速系统)、价格便宜、鲁棒性好等优点引起了各国电气传动界的广泛重视,由其构成的调速系统兼有直流传动和普通交流传动的优点,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级调速系统。这种新型调速系统使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。 开关磁组电机调速系统之所以能在现代调速系统中异军突起,主要是因为它卓越的系统性能,主要表现在: (1) 电动机结构简单、成本低、可用于高速运转。 (2)功率电路简单可靠。 (3)系统可靠性高。 (4)起动转矩大,起动电流低。典型产品的数据是:起动电流为额定电流的 15%时,获得起动转矩为100%的额定转矩;起动电流为额定电流的30% 时,起动转矩叮达其额定转矩的250%。 (5)适用于频繁起停及正反向转换运行。 (6)可控参数多,调速性能好。控制开关磁阻电动机的主要运行参数和常用 方法至少有四种:相导通角、相关断角、相电流幅值、相绕组电压。 (7)效率高,损耗小。以3kw SRD为例,其系统效率在很宽范围内都是在87% 以上,这是其它一些调速系统不容易达到的。 (8)可通过机和电的统一协调设计满足各种特殊使用要求。

二、开关磁阻电动机的结构 图1-1开关磁阻电机结构图 典型的三相开关磁阻电动机的结构如图1-1所示。其定子和转子均为凸极结构,图示电机的定子有8个极,转子有6个极。定子极上套有集中线圈,两个空间位置相对的极上的线圈顺向串联构成一相绕组,图2-1中只画出了A相绕组;转子由硅钢片叠压而成,转子上无绕组。该电机则称三相8/6极开关磁阻电动机。在结构形式及工作原理上,开关磁阻电动机与大步距反应式步进电机并无差别;但在控制方式上步进电机应归属于他控式变频,而开关磁阻电动机则归属于自控式变频;在应用上步进电机都用作“控制电机”而开关磁阻电机则是拖动用电机,因此电机设计时所追求的目标不同而使电机的设计参数不同。 与反应式步进电动机相似,开关磁阻电动机是双凸极可变磁阻电动机。图1-1给出了以8/6极开关磁阻电机为例的结构原理图,图中仅给出了一相的绕组及外围功率开关电路,从这个结构原理图中可以清晰的看到,开关磁阻电动机是双凸极结构,其转子上没有任何形式的绕组,也无永磁体,而定子上只有简单的集中绕组,其中径向相对的两个绕组构成一相。电动机每一相中流过的电流是由外围功率开关电路中的开关根据转子位置的变化,进行相应的通断而获得的。 图1-1中给出的开关磁阻电动机是四相的,通常情况下开关磁阻电动机可以

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。它的结构简单坚固,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,而转子位置检测器则安装在电机的一端。 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、磁通状态直接受开关控制,故称为开关磁阻电动机。 特征 开关磁阻电机结构简单,性能优越,可靠性高,覆盖功率范围10W~5MW的各种高低速驱动调速系统。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 ◆其结构简单,价格便宜,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。 ◆转子上没有电刷结构坚固,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,控制灵活,易于实现各种再生制动能力。 ◆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,如果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,增加了结构复杂性,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,转矩脉动大会体现的更加明显。 如果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,需要加入更加复杂的算法。 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。 结构原理 双凸极结构

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

开关磁阻电机研究的背景及意义

开关磁阻电机研究的背景及意义

一、项目目的与意义 开关磁阻电机设计及其在矿山机械中的应用研究项目属于《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020)》中工业节能(机电产品节能)、基础件和通用部件的重点支持领域,同时符合《省加快培育和发展战略性新兴产业总体规划纲要》高效节能制造产业中节能电机重点发展领域。 开关磁阻电动机(SRD)调速系统是基于计算机和电力电子技术的控制器及开关磁阻电动机的新型调速系统,由开关磁阻电动机与微机智能控制器两个部分组成。开关磁阻电动机调速系统的突出特点是效率高、节能效果好、调速围广、无启动冲击电流、启动转矩大、控制灵活,此外还具有结构简单、坚固可靠、成本低等优点。除可以取代已有的电气传动调速系统(如直流调速系统、变频调速系统)外,开关磁阻电动机调速系统还十分适用于矿山井下机电设备需要重载启动、频繁启动、正反转、长期低速运行的应用场合,如无极绳牵引车、电牵引采煤机、刮板输送机等。 据有关资料统计,我国煤矿辅助运输职员约占井下职工总数的1/3,且矿井每采百万吨煤需要1200 ~ 1500名职工从事辅助运输,用工量是发达国家的7 ~ 10倍。其主要原因就是我国煤矿辅助运输系统落后,效率太低,大多数煤矿的辅助运输系统仍然是小绞车、小蓄电池机车等多段分散落后的传统方式,严重影响矿井生产效率和煤矿安全生产。随着当前大中型矿井的建设,矿井辅助运输设计与选型是矿井建设的重要课题之一,提高矿井辅助运输的装备水平对确保矿井生产产量进步具有极其深远的意义。 目前,我国矿用机械交流电动机采用较多的调速方式主要有交流变频调速和开关磁阻电动机调速。交流变频技术硬件成本较高、控制电路复杂且不宜进行维护和维修,特别是国的公司现在还未能很好地掌握变频器核心技术,产品基本上依靠国外进口,不能针对矿井特殊的应用条件将变频器加以改进和设计,较难适应矿用要求。开关磁阻

自启动永磁同步电机与开关磁阻电机对比

自启动永磁同步电机与开关磁阻电机对比 1、自启动永磁同步电机 1.1 工作原理 起步过程与异步电机一样,定子绕组三相旋转磁场与转子鼠笼条(铜条)感应电流产生的磁场作用,让电机启动起来,此时永磁体不起作用,当转速起来后,由永磁体与定子旋转磁场作用带动转子旋转。当同步转速稳定后,由于定子磁场转速与转子转速一致,及没有相对运动,不会产生感应电流,鼠笼条(铜条)也就不起作用。 1.2 基本结构 主要由定子铁芯、绕组、机座、端盖、接线盒、转子铁芯、转轴、磁钢等组成。 定子结构转子结构 2、开关磁阻电机 2.1 工作原理 开关磁阻电机磁路始终以“磁阻最小”为转动原则,及当绕组通交流时,会在气隙形成交流磁场,该磁场从定子流动转子,再留回定子形成回路,该回路始终从最小磁阻的路径流过。然后通过控制器依次给三相绕组通电形成旋转磁场,从而带动转子旋转起来。 2.2 基本结构 除转子上没有磁钢外,其余构建与永磁同步电机一致,只是转子形状和绕组排布有差异而已。

3、性能对比 3.1 由于开关磁阻电机定子和转子都有齿槽,气隙磁场畸变比较严重,相比永磁同步电机只有定子开有槽,开关磁阻转矩脉动和电磁噪音大很多。 3.2 自启动永磁同步电机转子有启动绕组,可以直接启动,而开关磁阻电机必须通过控制器才能启动,成本增加,而且需增加控制器安装空间。 3.3 开关磁阻电机由于转子没有安装永磁体,出力全靠定子绕组电流产生,不仅增加了定子绕组和逆变器的负担,也提高了逆变器功率要求,当然成本也会提高。 3.4 永磁同步电机额定效率达95%以上,且高效率区域很宽,而开关磁阻基本在90%左右,高效区也很窄,在负载比较低的工况下,耗电量比较高。 3.5 同功率、转速下,永磁同步电机可以做得比开关磁阻体积小、重量轻。 综上:与开关磁阻电机相比,永磁同步电机的优势更明显,特别是在负载不高的工况下,节能效果比较突出。

(完整版)同步电机的基本结构和运行状态

6.1同步电机的基本结构和运行状态 一、同步电机的基本结构 按照结构型式,同步电机可以分为旋转电枢式和旋转磁极式两类。 旋转电枢式——电枢装设在转子上,主磁极装设在定子上。这种结构在小容量同步电机中得到一定的应用。 旋转磁极式——主磁极装设在转子上,电枢装设在定子上。对于高压、大容量的同步电机,通常采用旋转磁极式结构。由于励磁部分的容量和电压常较电枢小得多,电刷和集电环的负载就大为减轻,工作条件得以改善。目前,旋转磁极式结构已成为中、大型同步电机的基本结构型式。 在旋转磁极式电机中,按照主极的形状,又可分成隐极式和凸极式,如图6-l所示。 隐极式——转于做成圆柱形,气隙为均匀; 凸极式——转子有明显的凸出的磁极,气隙为不均匀。 对于高速的同步电机(3000r/min).从转子机械强度和妥善地固定励磁绕组考虑,采用励磁绕组分布于转子表面槽内的隐极式结构较为可靠.对于低速电机(1000r/min及以下), 转子的离心力较小,故采用制造 简单、励磁绕组集中安放的凸极 式结构较为合理。大型同步发电 机通常采用汽柁机或水轮机作 为原动机来拖动,前者称为汽轮 发电机,后者称为水轮发电机。 由于汽轮机是一种高速原动机, 所以汽轮发电机一般采用隐极 式结构。水轮机则是一种低速原 动机,所以水轮发电机一般都是 凸极式结构。同步电动机、由内 燃机拖动的同步发电机以及同 步补偿机.大多做成凸极式,少 数两极的高速同步电动机亦有 做成隐极式的。 隐极同步电机 以汽轮发电机为例来说明隐极同步电机的结构。现代的汽轮发电机一般都是两极的,同步转速为3000r/min(对50Hz的电机)。由于转速高,所以汽轮发电机的直径较小,长度较长.汽轮发电机均为卧式结构,图6—2表示一台汽轮发电机的外形图。汽轮发电机的定子由定子铁心、定于绕组、机座、端盖等部件组成。定子铁心一般用厚o.5mm的DR360硅钢片叠成,每叠厚度为3—6cm,叠与叠之间留有宽0.8~lcm的通风槽。整个铁心用非磁性压板压紧.固定在机座上。 大容量汽轮发电机的转子周速可达170 —180m/s。由于周速高,转子受到极大的机 械应力,因此转子一般都用整块具有良好导 磁性的高强度合金钢锻成.沿转子表面约2 /3部分铣有轴向凹槽,励磁绕组就嵌放在这 些槽里;不开槽的部分组成一个“大齿”,嵌 线部分和大齿一起构成了主磁极(图6-la)。为 把励磁绕组可靠地固定在转子上,转子槽楔 采用非磁性的金属槽楔,端部套上用高强度 非磁性钢段成的护环。图6-3表示一台嵌完 图6—2汽轮发电机的外形图 线的汽轮发电机的转子。 由于汽轮发电机的机身比较细长,转子 和电机中部的通风比较困难.所以良好的通 风、冷却系统城对汽轮发电机非常重要。 图6—3 汽轮发电机的转子

开关磁阻电机SRM的原理及建模

开关磁阻电机SRM的原理及建模 1、SRM工作原理 SRM的转矩是磁阻性质,其运行原理遵循“磁阻最小原理”——磁通总是要沿磁阻最小的路径闭合。当定子某相绕组通电时,所产生的磁场由于磁力线扭曲而产生切向磁拉力,试图使相近的转子极旋转到其轴线对齐的位置,即磁阻最小位置。 SRM为双凸极结构,其定、转子均由普通硅钢片叠加而成。转子上既无绕组也无永磁体,定子齿极上绕有几种绕组,径向相对的两个绕组可以串联或并联在一起,构成“一相”。转动方向总是逆着磁场轴线的移动方向,改变SRM的定子绕组的通电顺序,即可改变电机的转动方向;而改变通电相电流的方向,并不影响转子转动的方向。 2、SRM控制方式 (1)斩波控制: 在SRM起动、低、中速运行时,电压不变,旋转电动势引起的压降小,电感上升期的时间长,而的值相当大,为避免电流脉冲峰值超过电流的允许值,采用滞环控制来限制电流。 如本文中的电流滞环控制模块的作用是实现电流斩波,两个输入分别为实际电流和参考电流,输出即作为SRM的输入信号,模块结构如图1-1所示。当A 相主开关开始导通,相电流I从零开始上升,当I超过参考电流且偏差大于滞环比较器的环宽时,即实际电流I大于电流上限值Imax,开始斩波;主开关器件关断,I下降,当I低于参考电流且偏差大于滞环比较器的环宽时,即实际电流I小于电流下限值控制Imin,主开关器件重新导通,I便开始上升,如此主开关器件反复通断,直到转子转到关断角的位置时,主开关器件关断,I一直下降到零。当转子转过一个周期后,这相电流斩波过程又开始重复。 一般斩波是在相电感变化区域内进行的,由于电机的平均电磁转矩与相电流I的平方成正比,因此通过设定相电流允许限值Imax和Imin,可使SRM工作在恒转矩区。在一个周期内,由于相绕组电感不同,电流的变化率也不同,因此,斩波频率疏密不均。在低电感区,斩波频率较高;高电感区,斩波频率下降。其电流波形如图1-2所示。 (2)角度控制: 直接调控主开关器件的导通角θon和关断角θoff,可以影响电机的励磁过程。通常导通角只能在电感不变和电感增大的区域,关断角只能在电感上升区域或电感最大区域,不能在电感下降区域。θon提前或θoff推后都增加励磁时间,增励

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/0c6622178.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。

开关磁阻电机的电磁设计方法(学术参考)

2010 年5 月 摘要 开关型磁阻电动机驱动系统(Switched Reluctance Drive,简称SRD电动机)。是20世纪80年代迅猛发展起来的一种新型调速电机驱动系统。它是由功率变换电路、双凸极磁阻电机、控制器及位置检测器构成。它的结构极其简单,调速范围宽,调速性能优异,而且在整个调速范围内都具有较高的效率,系统可靠性高,是各国研究和开发的热点之一。 本文介绍了开关磁阻电机的发展历史,应用领域以及它的优点;对三相6/4结构的开关磁阻电机与四相8/6结构的开关磁阻电机进行了比较;对开关磁阻电机的电磁设计与参数优化进行了分析与研究,简单介绍了ANSYS软件在开关磁阻电机电磁分析中的应用;提出8/6结构开关磁阻电机的一种设计方案;并对开关磁阻电机的磁通波形和电机损耗进行了分析。 关键词: 开关磁阻电机,磁场,电磁设计,参数优化 教=学 1

ABSTRACT The switched reluctance drive (SRD) is a new-type drived-electromotor system which develops rapidly since 1980, and consists of power converter circuits、the doubly-salient reluctance motor、the controller and the examination of position. The structure of the SRD is simple. It has a wide range and excellent performance in speed. It also has a high efficiency and high reliability. So the SRD is one of the hot spots which is studied and designed all over the world. This thesie introduced the SRD development history, the application domain as well as its merit; comparison to the three-phase 6/4 structure SRD with four-phase 8/6 structure SRD overall performance. also analysis and research SRD electromagnetism design and parameter optimization, and introduced ANSYS software in SRD electromagnetism analysis application; Proposes 8/6 structure SRD one kind of design proposal; And analysis to the switched reluctance drive magnetic flux profile and the loss of machine. Keywords:switched reluctance motor, magnetic field, electromagn- etism design, parameter optimization 教=学 2

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