对永磁无刷直流电机和开关磁阻电机的理解
无刷直流电机与开关磁阻电机进行比较有哪些不同点？
无刷直流电机与开关磁阻电机进行比较有哪些不同点？
无刷直流电机与开关磁阻电机进行比较，他们主要有以下几点不同：
1．无刷直流电机转子上嵌有高性能永磁材料，产生用于电机做工的主磁场，电机运转时不用从电网中吸收电能励磁，而开关磁阻电机转子上没有永磁体，电机需要从电网中吸收电能励磁，产生主磁场，造成能量消耗，因而无刷直流电机节能效果好。
2．无刷直流电机定子采用多槽结构，转子磁场与转子磁场几乎同步运转，电机运转平稳性好，震动小；开关磁阻电机定转子均开有少数的齿槽，电机转动时齿槽效应较大，电机震动较大、噪声大。
3．无刷直流电机永磁转子磁场强度高，在电机启动时很小的电流就能长生足够大的转矩，这是其它任何形式的电机所不能比拟的；开关磁阻电机的转矩来自于磁阻效应，起动转矩远不如无刷直流电机大。
4．因无刷直流电机转子上具有超强的磁场，在需要能量反馈的场合，如车辆新型刹车和下坡滑行时，该电动机马上变为发电机给电瓶充电，而不需要任何励磁电流，反馈性能优良；开关磁阻电机转子上既无磁钢又无可加励磁电流的线圈，只能靠磁阻效应发电，反馈性能很差。
5．开关磁阻电机转子既没有任何线圈或磁钢，电机本身的可靠性较高，电机成本较低。
综上所述无刷直流电机与开关磁阻电机相比具有以下特点：
☆电机转速平稳、振动小，增加系统可靠性。
☆系统效率提高20%以上，能使电网品质因数极大提高。
☆启动转矩大、启动电流小。
☆制动性能好，制动电流小。
☆回馈性能好，回馈线路简单。
☆成本较高、本身可靠性稍低。
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。
开关磁阻电机的特点
开关磁阻电机的特点1.极高的功率密度：开关磁阻电机由于使用了细小的电磁线圈，可以在相对较小的体积内产生极高的输出功率。
这使得它成为在有限空间内需要高功率输出的应用中的理想选择，如汽车动力传动系统。
2.高效率：开关磁阻电机由于没有永磁体或励磁线圈，消除了传统电机中额外的能量损耗，因此具有较高的能量转换效率。
与传统的交流电机和直流电机相比，开关磁阻电机更加能够将输入的电能转换为机械能，减少了能量损耗。
3.简单的结构：开关磁阻电机由于没有复杂的磁路结构和励磁线圈，其结构非常简单。
这使得它易于制造、组装和维护，降低了制造成本。
4.较高的可靠性：开关磁阻电机的电磁绕组没有连续的电流流过，因此绕组的热量产生和温度升高较小。
这降低了电机因绕组过热而损坏的风险。
此外，开关磁阻电机结构简单，减少了故障和损坏的可能性。
5.良好的动态响应：开关磁阻电机的运行速度和转矩可以被快速地控制和调节。
由于电流的瞬时反向和转换较快的速度，开关磁阻电机具有更好的动态响应特性，因此适用于需要快速启动和停止、变速和定位控制的应用。
6.可逆性：开关磁阻电机具有可逆性，可以在正向和反向运行。
这使得它在需要频繁反向运动的应用中非常有用，如卷帘门、交通信号灯等。
7.无需永磁体：与传统的永磁电机相比，开关磁阻电机不需要使用昂贵的稀土永磁体。
这降低了电机的制造成本，并减少了对稀土资源的依赖。
8.低噪音和振动：开关磁阻电机由于没有永磁体和励磁线圈，减少了机械振动和磁噪音的产生。
因此，它是一种较为安静的电机，适用于对噪音和振动要求较高的应用中。
总结起来，开关磁阻电机具有高功率密度、高效率、简单的结构、较高的可靠性、良好的动态响应、可逆性、无需永磁体、低噪音和振动等特点。
这些特点使得开关磁阻电机在许多领域中成为一种非常有竞争力的电机选择。
永磁无刷直流电机的特点和应用
用途永磁直流电机是用永磁体建立磁场的一种直流电机。
永磁直流电机广泛应用于各种便携式的电子设备或器具中，如录音机、VCD机、电唱机、电动按摩器及各种玩具，也广泛应用于汽车、摩托车、电动自行车、蓄电池车、船舶、航空、机械等行业，在一些高精尖产品中也有广泛应用，如录像机、复印机、照相机、手机、精密机床、银行点钞机、捆钞机等。
在舞台灯光方面，永磁直流电机，特别是小型永磁直流齿轮电机的用量非常大。
计算机行业中的打印机、扫描仪、硬盘驱动器、光盘驱动器、刻录机、冷却风扇等都要用到大量的永磁直流电机。
汽车行业中的各种风扇、刮水器、喷水泵、熄火器、反视镜、打气泵更是用到各种永磁直流电机。
宾馆中的自动门、自动门锁、自动窗帘、自动给水系统、柔巾机等都用到永磁直流电机、在武器装备中，永磁直流电机广泛应用于导弹、火炮、人造卫星、宇宙飞船、舰艇、飞机、坦克、火箭、雷达、战车等场合。
在工农业方面，永磁直流电机也广泛用于电气和自动化控制及仪器仪表中。
在医用方面，永磁直流电机用处更不小，如医用的各种仪器、手术工具，如开脑手术中的电动锯骨刀，特别是野外手术中的各种仪器基本上都是用的永磁直流电机。
在残疾人用品方面，如机械手、残疾车等都用到永磁直流电机。
在生活方面，用处更多，连牙刷也用永磁直流电机做成电动牙刷了。
永磁直流电机的应用真是举不胜举，可以说是无处不在。
随着时代的发展，永磁直流电机的应用会更多，原先用交流电机的许多场合均被永磁直流电机所替代。
特别是出现永磁无刷电机后，永磁直流电机的生产数量在不断地上升。
我国每年生产的各种永磁直流电机大达数十亿台以上，生产永磁直流电机的厂家不计其数。
特点1、可替代直流电机调速、变频器+变频电机调速、异步电机+减速机调速；2、具有传统直流电机的优点，同时又取消了碳刷、滑环结构；3、可以低速大功率运行，可以省去减速机直接驱动大的负载；4、体积小、重量轻、出力大；5、转矩特性优异，中、低速转矩性能好，启动转矩大，启动电流小；6、无级调速，调速范围广，过载能力强；7、软启软停、制动特性好，可省去原有的机械制动或电磁制动装置；8、效率高，电机本身没有励磁损耗和碳刷损耗，消除了多级减速耗，综合节电率可达20%~60%。
电机种类及各电机区别介绍
电机在包装，食品和饮料，制造业，医疗和机器人等众多行业的许多运动控制功能中发挥着关键作用。
我们可以根据功能，尺寸，扭矩，精度和速度要求从几种电机类型中进行选择。
众所周知，电机是传动以及控制系统中的重要组成部分，随着现代科学技术的发展，电机在实际应用中的重点已经开始从过去简单的传动向复杂的控制转移;尤其是对电机的速度、位置、转矩的精确控制。
但电机根据不同的应用会有不同的设计和驱动方式，咋看下好像选型非常复杂，因此为了人们根据旋转电机的用途，进行了基本的分类。
下面我们将逐步介绍电机中最有代表性、最常用、最基本的电机——控制电机和功率电机以及信号电机。
控制电机控制电机主要是应用在精确的转速、位置控制上，在控制系统中作为“执行机构”。
可分成伺服电机、步进电机、力矩电机、开关磁阻电机、直流无刷电机等几类。
1. 伺服电机伺服电机广泛应用于各种控制系统中，能将输入的电压信号转换为电机轴上的机械输出量，拖动被控制元件，从而达到控制目的。
一般地，伺服电机要求电机的转速要受所加电压信号的控制;转速能够随着所加电压信号的变化而连续变化;转矩能通过控制器输出的电流进行控制;电机的反映要快、体积要小、控制功率要小。
伺服电机主要应用在各种运动控制系统中，尤其是随动系统。
伺服电机有直流和交流之分，最早的伺服电机是一般的直流电机，在控制精度不高的情况下，才采用一般的直流电机做伺服电机。
当前随着永磁同步电机技术的飞速发展，绝大部分的伺服电机是指交流永磁同步伺服电机或者直流无刷电机。
2. 步进电机所谓步进电机就是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构;更通俗一点讲：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。
我们可以通过控制脉冲的个数来控制电机的角位移量，从而达到精确定位的目的;同时还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。
目前，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。
用于电动汽车的7种类型电机介绍
用于电动汽车的7种类型电机介绍电动汽车可以采用7种类型的电机，它们是什么?分别具有什么特点?本视频将给出答案。
用于电动汽车的电机有7种类型，分别是：有刷直流电机、无刷直流电机、永磁同步电机、感应电机、开关磁阻电机、同步磁阻电机和轴向磁通无铁心永磁电机。
有刷直流电机是最简单的直流电机,它利用电刷通过机械换向将电流传给电机绕组。
电枢或转子是电磁体，磁场是永磁体。
这种电机无需控制器来操作或改变速度，低速时能提供最大扭矩。
缺点是结构笨重、效率低、电刷会生热并导致效率低下，热量在转子中心而难以消除。
因此，有刷直流电机已不再用于电动汽车。
无刷直流电机带永磁体，因无换向器和电刷而被称为无刷。
它采用电子换向，免维护，具有起动转矩大、效率高达95%-98%的牵引特性，适合高功率密度设计。
这种牵引特性使无刷直流电机在电动汽车中应用广泛，适用于最大功率60千瓦的小型汽车。
缺点是恒功率范围有限、扭矩随速度增大而减小、永磁体导致成本高昂。
丰田普锐斯就采用了无刷直流电机。
永磁同步电机的转子上有永磁体，它具有高功率密度和高效率的牵引特性，可用于更高的额定功率，因而比其他电机昂贵。
这种电机能在不同的速度范围内工作，无需齿轮系统。
它高效紧凑，适合轮毂应用，低速时也具有高扭矩。
缺点是在轮毂中高速运行时铁耗严重。
目前永磁同步电机多用于混动和电动汽车，如雪佛兰Bolt、福特Focus、日产Leaf和宝马i3。
感应电机不像直流电机那样能在固定电压和固定频率下产生高起动转矩。
但这可以利用各种控制方法来改变，如矢量控制或磁场定向控制。
利用这些控制方法，可以在电机起动时获得满足牵引所需的最大扭矩。
鼠笼式感应电机维修少、使用寿命长，设计效率可达92%-95%。
缺点是需要复杂的逆变电路，电机控制困难。
由于成本低，感应电机成为高性能电动汽车的首选。
特斯拉ModelS就是证明感应电机性能高的最好例子。
丰田RA V4 和通用EV1 也使用了这种电机。
开关磁阻电机是具有双重显著性的一类可变磁阻电机，结构简单坚固，转子是一块无绕组或永磁体的叠压钢片。
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。
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新型的非接触式电机，它是利用磁阻效应实现电能转换成机械能的机电系统。
开关磁阻电机是一种以永磁体为励磁源、以铁心瞬时磁阻变化为工作原理的非线性电机，是一种新型的电力传动技术。
下面将从原理、结构、工作过程三个方面对开关磁阻电机进行解析。
开关磁阻电机的原理是利用磁场产生的磁阻力来驱动转子旋转，从而转换电能为机械能。
这种电机的组成主要包括永磁体、铁芯、绕组、中心轴、定子等部分。
永磁体是该电机的励磁源，它产生的磁力线通过铁芯传递到定子上，使定子上的绕组产生电磁力。
在电机工作过程中，控制电路会对绕组进行加电和切断，以使定子的磁阻力变化。
定子磁阻力变化可以驱动转子旋转。
三、开关磁阻电机的工作过程开关磁阻电机的工作过程可以分为四个阶段：励磁阶段、瞬间通电阶段、瞬间切断电流阶段和减速阶段。
励磁阶段是该电机最开始的状态，永磁体提供磁场，定子上的绕组中没有电流通过，此时转子处于静止状态。
瞬间通电阶段是定子上的磁场急剧变化的时候，此时控制电路会向绕组中加入短脉冲电流，使定子上的磁场忽然变大，这会产生向转子端的磁阻力。
瞬间切断电流阶段是在达到一定功率后，控制电路将绕组中的电流切断，此时定子上的磁场急剧消失，转子也因惯性而继续运动，此时又产生了向转子端的磁阻力，抵消了转子的惯性。
减速阶段是电机停止工作的状态，此时定子的磁场和转子的转动都已经消失。
总之，开关磁阻电机是一种基于磁阻效应的非线性电机，是一种全新的电力传动技术。
它的主要原理是利用磁场变化产生的磁阻力来驱动转子旋转，从而将电能转换成机械能。
该电机具有构造简单、效率高、输出扭矩大等优点，适用于一些对质量、体积有严格要求的场合。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
对永磁无刷直流电机和开关磁阻电机的理解
一、永磁无刷直流电动机
（1）、简介
直流电动机虽然起动和调速性能好，堵转转矩大，但是直流电动机具有电刷和换向器组成的机械换向装置，其间的滑动接触严重影响了电机的精度和可靠性，缩短电机寿命，需要经常维，产生的火花会引起无线电干扰，并且电刷换向装置又使直流电机变得结构复杂，工作噪声大。
在微电子技术、电力电子技术和电机控制技术日趋成熟的基础上，人们应用高性能永磁材料创造出了无接触式换向的直流电机，我们称之为永磁无刷直流电机。
（2）、基本结构
永磁无刷直流电动机主要由永磁电动机本体、转子位置传感器和功率电子开关三部分组成。
直流电源通过电子开关向电动机定子绕组供电，由位置传感器检测电动机转子位置并发出电信号去控制功率电子开关的导通和关断，使电动机转动。
（3）、工作原理
以下举一相导通星形三相三状态的例子说明。
一相导通星形三相三状态永磁无刷直流电动机三只光电位置传感器H1、H2、H3在空间对称均布，遮光圆盘与电机转子同轴安装，调整圆盘缺口与转子磁极的相对位置使缺口边沿位置与转子磁极的空间位置相对应。
缺口位置使光电传感器H1受光而输出高电平，功率开关管VT1导通，电流流入A相绕组，形成位于A相绕组轴线上的电枢磁动势Fa，Fa顺时针方向超前于转子磁动势Ff150°电角度。
Fa与Ff相互作用拖动转子顺时针旋转，当转子转过120°电角度时，与转子同轴安装的圆盘转到使光电传感器H2受光、H1遮光，功率开关管VT1关断、VT2导通，A相绕组断开，电流流入B相绕组，电流换相。
电枢磁动势变为Fb，Fb在顺时针方向继续领先转子磁势Ff150°电角度，两者相互作用，又驱动转子顺时针方向旋转。
当转子磁极转到240°时，电枢电流从B相换流到C相，产生的电磁转矩继续使电机转子旋转，直至重新回到起始位置，完成一个循环。
（4）、控制方法
永磁无刷直流电动机的控制方法，按有无转子位置传感器，可分为有位置传感器控制和无位置传感器控制。
有位置传感器控制：转子位置传感器产生的转子位置信号，被送至转子位置译码电路，经放大和逻辑变换形成正确的换向顺序信号，去触发导通相应功率开关元件，使之按一定顺序接通或关断绕组，确保电枢产生的步进磁场和转子永磁磁场保持平均的垂直关系，以利于产生最大转矩。
换向信号逻辑变换电路则可在控制指令的干预下，根据现行运行状态和对正转、反转，电动、制动，高速、低速等要求实现换相信号分配，导通相应的功率电子开关器件，产生出相应大小和方向的转矩，实现电机的运行控制。
保护电路实现电流控制、过电流保护、欠电压保护和过热保护等。
无位置传感器控制：无位置传感器控制方法是指电机无机械式位置传感器，就是不在无刷直流电动机的定子上直接安装位置传感器来检测转子位置。
永磁无刷直流电机无位置传感器控制的关键是设计一转子位置信号检测电路，从硬件和软件两个方面来间接获取可靠的转子位置信号。
检测得到转子位置信号后电机的控制方法和上述的有位置传感器控制相同。
目前大多是利用定子电压、电流等容易获取的物理量进行转子位置的估算，以获取转子位置信号。
二、开关磁阻电机
（1）、简介
开关磁阻电机是一种新型调速电机，是继变频调速系统、无刷直流电动机调速系统的最
新一代调速系统。
它的结构简单坚固，调速范围宽，系统可靠性高。
完整系统主要有电机实体、功率变换器、控制器与位置检测器等部分组成。
控制器内包含功率变换器和控制电路，而转子位置检测器则安装在电机的一端。
现如今，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。
（2）、工作原理
现以8/6极开关磁阻电机为例说明。
当A相绕组电流控制开关S1、S2闭合时，A相绕组通电励磁，所产生的磁通将由励磁相定子极通过气隙进入转子极，再经过转子轭和定子轭形成闭合磁路。
当转子极接近定子极时，比如说转子极1-1‘与定子极A-A’接近时，在磁阻转矩作用下，转子将转动并趋向使转子极中心线1-1‘与励磁相定子极中心线A-A’相重合。
当这一过程接近完成时，适时切断原励磁相电流，并以相同方式给定子下一相励磁，则将开始第二个完全相似的作用过程。
在实际运行中，也有采用二相或二相以上绕组同时导通的方式。
但无论是同时一相导通，还是同时多相导通，当m相绕组轮流通电一次，转子转过一个转子极距。
设每相绕组开关频率为f，转子极数为Z，则SR电机的转速与绕组开关频率的关系为n=60f/Z。
（3）、控制方法
目前，在SR电机驱动系统中最常用的主要有两种控制方式，电流斩波控制和角位置控制。
电流斩波控制：在i与θ的关系中，当θ=θon时，功率电路开关元件导通，在电压作用下绕组电流i从零开始上升，当电流增长到一定峰值Imax时绕组承受反向电压，电流快速下降，当电流下降到Imin时，对绕组重新通电。
如此反复开通、关断，形成锯齿形电流波形，直至θ=θoff时实行相关断，电流衰减至零。
该方式的特点是：适用于低速和制动运行，转矩平稳，适合用作转矩调节系统，用作调速系统时抗负载扰动的动态响应慢。
角位置控制：角位置控制就是控制开通角θon和关断角θoff。
在θon与θoff之间，对绕组加正电压，在绕组中建立和维持电流；在θoff之后一段时间内，绕组承受反电压，电流续流并快速下降，直至消失，为一个完整的脉冲。
控制θon和θoff可以改变电流波形和绕组电感波形的相对位置，当电流波形的主要部分位于电感的上升区，则产生正转矩，电机为电动运行；反之，若使电流波形的主要部分处于绕组电感的下降段，则将产生负转矩，电机为制动运行。
该方式的特点是：转矩调节范围大，电动机效率高，不适用于低速。