步进电机与开关磁阻电机
开关磁阻电机的特点
开关磁阻电机的特点
开关磁阻电机的特点
开关磁阻电机是由定子及转子组成，它的转子采用两端接续线的形式，经过调节磁化率的改变，因而实现不同转矩目标的变化，从而实现调节转速的功能。
下面就来介绍一下开关磁阻电机的特点：
1、调速性能好：开关磁阻电机采用磁化率可调的转子结构，可以实现不同转矩目标的调节，从而实现调速的功能，调速性能良好。
2、转速范围宽：开关磁阻电机的磁化率调节能够改变转矩及转速，因此其转速范围更宽。
3、制造简单：开关磁阻电机只需将磁极组装到转子上，因此制作起来比较简单。
4、噪声低：开关磁阻电机利用开关状态来改变转子磁化率，因此其噪声要低于普通电机。
5、功率低：由于开关磁阻电机的磁化率可以通过调节来改变转矩, 因此其功率要比普通电机低。
以上就是开关磁阻电机的特点，总的来说，开关磁阻电机的调速性能好、制造简单、噪声低、功率小，是相对理想的选择。
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开关磁阻电机简介
开关磁阻电机简介
随着社会经济的发展，电力消费需求加大，能源形势日趋紧张，环境压力十分严重。
2008年我国的GDP仅占世界的5%，而耗电量占世界的11%，每年有2.5个三峡发电量被白白浪费。
据统计，我国发电量的60%用于电动机，可以说电动机是用电大户，也是节能潜力最大的领域之一。
国内近年来有相当数量的高校、科研院所和企业投入到开关磁阻电动机技术的研发，取得了一定的成果，并已在纺织、矿山、冶金、石油等行业陆续得到应用。
在不同工况下，节电率达10-60%，正越来越显现出它在调速性能和节能方面的优势。
2005年10月28日，国家发改委、科技部、国家环保总局联合发布《国家鼓励发展的资源节约综合利用和环境保护技术》，第65号公告确将开关
磁阻电动机调速系统作为国家鼓励发展的技术。
本系列电动机作为传动机械、矿山机械、电动汽车、家用电气，交流牵引的动力元件、广泛应用于纺织、矿山、建材、冶金、石油等各个领域。
成果的创造性和先进性在于：效率高、节能效果好；起动转矩大，特别适合于需要重载起动和负载变化明显并且频繁的场合；调整范围广；可频繁正、反转，起动和停止，非常适合于龙门刨床、可逆轧机、油田抽油机等场合；起动电流小，避免了对电网的冲击；功率因数高，无需加装无功补偿装置；结构简单、坚固、成本低，能适应恶劣、高温、强振动环境，工作可靠；缺相与过负载仍可工作；可实现四象限运行。
市场推广前景广阔，适应客户对高效节能电机产品的需求，对用户的节能降耗有明显的作用，并且能满足欧美市场高效率产品的出口要求，市场前景良好。
开关磁阻电机原理
开关磁阻电机原理
开关磁阻电机是一种具有简单结构和高转矩密度的电动机。
它使用了磁阻转矩产生装置，其中磁阻转矩由电动机的定子和转子之间的磁阻产生。
开关磁阻电机的工作原理如下：
1. 组成：开关磁阻电机由定子、转子、定子绕组和悬挂片组成。
定子和转子之间通过永久磁铁产生磁阻转矩。
2. 工作原理：当定子线圈通电时，会在定子产生磁场。
定子的磁场会将转子吸引到某个位置，使两者之间形成磁阻。
同时，钢片的切割磁感线也会产生涡流，涡流通过电磁耦合作用与磁场相互作用，从而形成磁阻转矩。
3. 磁阻转矩控制：通过控制定子绕组的电流和相位，可以调节磁阻转矩的大小和方向。
通过改变电流的极性和大小，可以调节转子的位置和速度。
4. 高转矩密度：开关磁阻电机具有高转矩密度，是因为其转矩与控制电流的平方成正比。
即使在较低电流下，也能产生较大的转矩输出。
总而言之，开关磁阻电机利用磁阻转矩来实现机械输出。
它具有结构简单、转矩密度高的特点，并且可以通过调节电流控制转矩的大小和方向。
电机分类按工作电源起动方式结构及工作原理分类
电机分类按工作电源起动方式结构及工
作原理分类
电机有多种分类方式，可以根据工作电源、起动与运行方式、结构及工作原理等进行分类。
.按工作电源分类：电机可以分为直流电动机和交流电动机。
其中，交流电动机又可以分为单相电动机和三相电动机。
.按起动与运行方式分类：电机按起动与运行方式可分为电容起动式单相异步电动机、电容运转式单相异步电动机、电容起动运转式单相异步电动机和分相式单相异步电动机。
.按结构及工作原理分类：电机可以分为直流电动机、异步电动机和同步电动机。
其中，异步电动机又可以分为感应电动机和交流换向器电动机，而交流换向器电动机又可以分为单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。
.按照有无磁场分类：电机可以分为永磁电机和非永磁电机，其中永磁电机包括稀土永磁电机和铁氧体永磁电机等。
.按照转速分类：电机可以分为高速电机和低速电机，其中高速电机多用于主轴等高速运转的场合，而低速电机则多用于机器的其它部位。
.按照控制方式分类：电机可以分为伺服电机、步进电机、力矩电机、开关磁阻电机等多种类型，这些电机具有各自独特的特点和用途。
这只是电机的部分分类方式，不同的场合和领域可能需要不同类型的电机以满足特定的需求。
开关磁阻电机装置
转 矩 控 制 线 圈 进 行 工 作 时 ，它 就 可 以从 线 图８四相 开 关磁 阻 电机 圈 的两极 驱 动这种 电机 。 单极 转换 器是 可 以使用 的， 但是 最受 欢 迎 的还是 双 晶体 管 正 向转换 器 的 结 构形 式 （ 非对 称 的半 桥 ）这个 结 构 形 式 （ 图 ， 见
开关磁 阻电机装置
开 关 磁 阻 名 词 现在 已经 成 为 电子 机 械类 的 流行 术 语 。作 为 术语 则 是 １６ 年 由Ｎ ｓｒ 电气 ９９ ａａ在
承受 的高电压 。 图中描述的就是典型的滞后 电流
斩 波 。在 高 速 时 （ 图３ ， 电流 受 到 特定 地 限 见 ）该
制， 于是
种高效能可调速度装置 ， 也是 电机 闭合磁路系统 运行 中最 佳 的选择 。 子位 置信 息 被应用 于 一个 转 闭合 回路 中优化控制相位激磁 ， 以便使其能实现 平稳 、 连续 转 矩 的工作 并 且获 得高 效率 。在 文献 上， 控制扭矩产生机理理论方程式 已经多次发表
图４能 量转换 图
２ 开 关 磁 阻 电机 机 械 结 构
开关 磁 阻 电机 机 械 结 构 能够 提 供 种类 繁 多 的直径 与 凸极变 化 的形式 。 这就 意 味着在 不 同的 应 用 场 合 都 可 以寻 找 到 一 台符 合 其 运 动 规 律 的 开关 磁 阻电机 。因此 ， 在脱 离 实 际使用 场 合下 对 其机 械 结 构 的优 缺 点 进 行 概 述是 很 困难 的一件
１０ ５ 多年 历 史 ， 著 名 的 则是 Ｄ ｖ ｓｎ 因为 他 早 最 ａｉ ｏ ， ｄ 在 １３年 期 间 就 已为一 台 电机 机 车 制 造 了 牵 引 ８８
电机 。
电机散热风扇转速国家指标
电机散热风扇转速国家指标
电机散热风扇的转速国家指标通常是根据电机的具体类型和应用场景而定的。
以下是一些常见的电机类型及其散热风扇转速的国家指标：
1. 直流电机：直流电机的散热风扇转速一般较低，通常在1000-3000转/分钟之间。
这是因为直流电机的转速本身就比较低，而且其内部的热负荷也相对较小。
因此，为了达到更好的散热效果，直流电机的散热风扇转速一般会保持在较低的水平。
2. 交流电机：交流电机的散热风扇转速通常较高，通常在3000-7000转/分钟之间。
这是因为交流电机的转速较高，内部的热负荷也相对较大。
为了达到更好的散热效果，交流电机的散热风扇转速一般会保持在较高的水平。
3. 伺服电机：伺服电机的散热风扇转速通常较低，通常在1000-3000转/分钟之间。
这是因为伺服电机是一种高精度、高响应速度的电机，其内部的热负荷相对较小。
为了确保电机能够稳定运行并保持高精度，伺服电机的散热风扇转速一般会保持在较低的水平。
4. 步进电机：步进电机的散热风扇转速通常较低，通常在1000-3000转/分钟之间。
这是因为步进电机是一种开环控制的电机，其内部的热负荷相对较小。
为了确保电机能够稳定运行并保持良好的性能，步进电机的散热风扇转速一般会保持在较低的水平。
除了以上这些常见的电机类型之外，还有一些特殊用途的电机，如永
磁同步电机、开关磁阻电机等，其散热风扇转速的国家指标也可能会有所不同。
需要注意的是，不同的国家和地区可能会有不同的电机散热风扇转速指标。
因此，在实际应用中，需要根据具体的电机类型、使用环境、负载情况等因素来确定合适的散热风扇转速指标。
谈开关磁阻电机的特点及应用
谈开关磁阻电机的特点及应用【摘要】由于交流调速技术固有的缺点，人们一直在寻找一种新的调速技术。
随着计算机自动控制技术和电力技术的日益成熟，作为一种结构简单、调速性能好、效率高、节能效果显著的新型电气传动调速技术，开关磁阻电机调速技术引起了世界各国电气传动界的广泛关注，并在传动机械、矿山机械、电动（汽）车、家用电器等领域得到广泛的应用。
【关键词】开关磁阻电机特点应用一前言随着我国社会经济健康、持续的增长，电力消费数量也保持快速增长。
目前我国能源形势日趋紧张，为了进一步推进资源节约和综合利用，保证经济的可持续发展，国家正大力加快建设节约型社会的进程。
二开关磁阻电机的特点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，使得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。
（1）其结构简单，价格便宜，电机的转子没有绕组和磁铁。
（2）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。
（3）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。
（4）转子上没有电刷，结构坚固，适用于高速驱动。
（5）转子的转动惯量小，有较高转矩惯量比。
（6）调速范围宽，控制灵活，易于实现各种再生制动能力。
（7）可频繁启动（1000次/小时），适合正向反向运转的特殊场合使用。
（8）启动电流小，启动转矩大，低速时更为突出。
（9）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。
（10）可通过机和电的统一协调设计满足各种特殊的使用要求。
三开关磁阻电机的应用近年来开关磁阻电机的应用和发展取得了明显的进步，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～5mw，最大速度高达100000 r/min。
1．开关磁阻电机电动车应用开关磁阻电机最初的应用领域就是电动车。
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 Reluctanee 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：N s =2kmN r = N s + 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。
图1-1即为一典型四相8/6结构的SRM fe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 Reluctanee 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。
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开关磁阻电机： 开关磁阻电动机驱动系统（SRD）是较为复杂的机电一体化装置，SRD的运行需要在线实时检测的反馈量一般有转子位置、速度及电流等，然后根据控制目标综合这些信息给出控制指令，实现运行控制及保护等功能。转子位置检测环节是SRD的重要组成部分，检测到的转子位置信号是各相主开关器件正确进行逻辑切换的根据，也为速度控制环节提供了速度反馈信号。 开关磁阻电机具有再生的能力，系统效率高： 对开关磁阻电机的理论研究和实践证明，该系统具有许多显著的优点： （1）电机结构简单、坚固，制造工艺简单，成本低，可工作于极高转速；定子线圈嵌放容易，端部短而牢固，工作可靠，能适用于各种恶劣、高温甚至强振动环境。 （2）损耗主要产生在定子，电机易于冷却；转子无永磁体，可允许有较高的温升。 （3）转矩方向与电流方向无关，从而可最大限度简化功率变换器，降低系统成本。 （4）功率变换器不会出现直通故障，可靠性高。 （5）起动转矩大，低速性能好，无感应电动机在起动时所出现的冲击电流现象。 （6）调速范围宽，控制灵活，易于实现各种特殊要求的转矩－速度特性。 （7）在宽广的转速和功率范围内都具有高效率 （8）能四象限运行，具有较强的再生制动能力。 （9）容错能力强。开关磁阻电机的容错体现在电机某一相损坏，电机照样可以运行。 开关磁阻电机的应用： 近年来，开关磁阻电机的应用和发展取得了明显的进步，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。 开关磁阻电机电动车应用 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结构紧凑牢固，适合于高速运行，并且驱动电路简单成本低、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合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，增加了结构复杂性，降低了可靠性。因此无传感器的SRD也是未来的发展趋势之一。其优点主要表现在以下几个方面： （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达到的。这种特性对电动车的运行情况尤为适合，有利于提高电动车的续驶里程。 （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能力。 （3）开关磁阻电机有很好的散热特性，从而能以小的体积取得较大的输出功率，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达到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替换电路元件，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十分坚固可靠，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。 开关磁阻电机纺织工业应用 近十多年来我国纺织机械行业的机电一体化水平有了较明显的提高，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；精密机械技术等。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突破：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，减少了这些机械结构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，希望能尽快取得成功，填补国内空白）。而浙江中自机电控制技术有限公司，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，达到国际先进水平。
开关磁阻电机在风电行业的应用 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，如果使用变速发电机就能提高风能利用效率（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、开关磁阻发电机结构简单，转子上无刷、无绕阻、无永久磁体，因此成本低廉；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，能够在宽广的速度范围内稳定运行，因而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 电机具有自励能力，只需要小容量的直流起励电源，就可以自动建立电压。若与蓄电池构成互补系统，更可以体现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相互独立，即使缺相的情况下，仍可维持工作，具有很强的容错能力。
开关磁阻电机焦炭工业应用 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，运行试验表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，提高了电机车运行的可靠性和效率。
开关磁阻电机家电行业应用 随着人们生活水平的提高，洗衣机已逐渐深入千家万户，洗衣机也经历了手动机械洗衣机、半自动洗衣机、全自动洗衣机的发展过程，并不断智能化。洗衣机电机也由简单的有级调速电机发展为无级调速电机。开关磁阻电机由于低成本、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，并取得明显的优点： （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）快速安全停机。 （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。 步进电机： 步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一, 广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。 步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。步进电机可以作为一种控制用的特种电机，利用其没有积累误差(精度为100%)的特点，广泛应用于各种开环控制。 步进电机的分类： 步进电机分三种：永磁式（PM） ，反应式（VR）和混合式（HB）永磁式步进一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5度 或15度；反应式步进一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为1.5度，但噪声和振动都很大。在欧美等发达国家80年代已被淘汰；混合式步进是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相：两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为 0.72度。这种步进电机的应用最为广泛。 现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机（VR）、永磁式步进电机（PM）、混合式步进电机（HB）和单相式步进电机等。
永磁式步进电机 永磁式步进电机一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5度 或15度； 永磁式步进电动机输出力矩大，动态性能好，但步距角大。
反应式步进电机 反应式步进电机一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为1.5度，但噪声和振动都很大。反应式步进电机的转子磁路由软磁材料制成，定子上有多相励磁绕组，利用磁导的变化产生转矩。 反应式步进电动机结构简单，生产成本低，步距角小；但动态性能差。
混合式步进电机 混合式步进电动机综合了反应式、永磁式步进电动机两者的优点，它的步距角小，出力大，动态性能好，是目前性能最高的步进电动机。它有时也称作永磁感应子式步进电动机。它又分为两相和五相：两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为 0.72度。这种步进电机的应用最为广泛。
永磁式步进电机一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5度 或15度； 反应式步进电机一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为1.5度，但噪声和振动都很大。反应式步进电机的转子磁路由软磁材料制成，定子上有多相励磁绕组，利用磁导的变化产生转矩。 混合式步进电机是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相：两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为 0.72度。这种步进电机的应用最为广泛，也是本次细分驱动方案所选用的步进电机。