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。

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

对永磁无刷直流电机和开关磁阻电机的理解

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

开关磁阻电机

7.2 开关磁阻电动机开关磁阻电动机调速系统（Switched Reluctance Drive ，简称SRD ）是20世纪80年代中期发展起来的新型交流调速系统，它由开关磁阻电动机（SRM ）、功率变换器、位置检测器及控制器所构成，其系统构成与永磁无刷直流电动机几乎一样，如图7-19所示。它以其电机结构简单可靠、系统效率高、高速运行区域宽等优良性能成为交流调速领域中的一支新军。 7.2.1 开关磁阻电动机的结构及其动作原理典型的三相开关磁阻电动机的结构如图7-20所示。其定子和转子均为凸极结构，图示电机的定子有6个极（6s N =），转子有4个极（4r N =）。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7-20 a)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6/4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. 工作原理当A 相绕组通电时，因磁通总要沿着磁阻最小的路径闭合，将力图使转子转动最终使转子1、3极和定子A 、A '极对齐，A 相断电、B 相通电时，则B 相电流产生的磁吸力要吸引转子2、4极，使转子逆时针转动，最终使转子2、4极与定子B 、B '对齐，转子在空间转过30θ=机械角。再使B 相断电、C 相通电，转子又将逆时针转过30,一个通电周期使转子在空间转过了一个齿距。电机若按A-C-B-A 的顺序通电，则反方向旋转。电流的方向不影响上述的动作过程。为保证开关磁阻电动机能连续旋转，当A 相吸合时,B 相的定、转子极轴线应错开1/m 个转子极距，m 为电机相数，若电机极对数为p ，定子极数2s N mp =，则转子极数应为 p m N r /)1(2 =。根据这个规律，可得到各种不同相数、不同极数的开关磁阻电机，常用的有：三相6/4极，三相6/8极，四相8/6极，四相8/10极，三相12/8极等。当电机定子每相绕组的通电频率为f 时，每个电周期转子转过一个转子极距，每秒钟转过f 个转子极距，即每秒转过r f N 转。电动机的转速与绕组通电频率的关系为 60r f n N = （7-5） 7.2.2 开关磁阻电动机的工作原理图7-20 开关磁阻电动机动作原理图

驱动电机

驱动电机直流电机：早期的电动汽车，无轨电车，电动叉车等在使用直流驱动电机。直流电机分为永磁式和电励磁式，电励磁式又分为他励，并励，串励，复励（积复励、差复励）。无刷直流电机（BLDCM Brushless DC Motor）中的转子是永磁体，电子换向器产生方波驱动电流或正弦波驱动电流(交流)，正弦波驱动的永磁无刷直流电机也称永磁同步电机（PMSM Permanent magnet synchronous motor）,永磁同步电机的发展，得益于稀土永磁体的出现，用稀土永磁体制造的电动机的磁体体积较原来磁场极所占空间小，并没用损耗，不发热，与传统电动机相比有明显的优势。交流感应电机: 感应电机驱动系统是电动汽车用电驱动系统的理想选择，尤其是驱动系统功率需求较大的电动客车。开关磁阻电机： (SR电机Switched Reluctanc Motor)运行原理是“磁阻最小原理”----磁通总要沿着磁阻最小的路径闭合。磁阻电机是指电机各磁路的磁阻随转子位置而改变，因而电机的磁场能量也将随转子位置的变化而变化，并将磁能变换成机械能。图a所示为圆柱形转子，它的位置变化并不影响磁阻的大小及磁力线的分布,因而不产生磁阻转矩。图b和c所示转子结构的对称轴线与磁场轴线一致，磁力线与转子轴线对称，也不产生磁阻转矩。图d所示转子直轴轴线比定子磁场轴线滞后了一个角度θ(称功率角)，于是气隙磁场扭斜,磁力线所经路径被拉长,磁阻增大。被拉长了的磁力线力图缩短，于是产生了磁阻转矩。永磁磁阻电机： (PRM Permanent-Magnet Reluctance Motor)实质上是永磁电动机和磁阻电动机复合而成。为了产生较大的磁阻转矩，把永久磁铁放入转子铁心的V型槽中。

(完整word版)开关磁阻电机发展概况及市场趋势(word文档良心出品)

开关磁阻电机发展概况及市场趋势发布人:kzcd 发布时间:2005-3-4 摘要：作为一种新型调速驱动系统，开关磁阻电机以其结构简单、低成本、高效率、优良的调速性能和灵活的可控性，愈来愈得到人们的认可和应用。随着对开关磁阻电机认识的深入，其应用必将更为普遍。关键词：开关磁阻电机、驱动系统一、开关磁阻电机发展简介开关磁阻电机是80年代初随着电力电子、微电脑和控制技术的迅猛发展而发展起来的一种新型调速驱动系统，具有结构简单、运行可靠及效率高等突出特点，成为交流电机调速系统、直流电机调速系统和无刷直流电机调速系统的强有力的竞争者，引起各国学者和企业界的广泛关注。跨国电机公司Emerson电气公司还将开关磁阻电机视为其下世纪调速驱动系统的新的技术、经济增长点。目前开关磁阻电机已广泛或开始应用于工业、航空业和家用电器等各个领域。 1970年，英国Leeds大学步进电机研究小组首创一个开关磁阻电机（Switched Reluctance Motor, SRM）雏形，这是关于开关磁阻电机最早的研究。1972年，进一步对带半导体开关的小功率电动机（10w～1kw）进行了研究。到了1975年有了实质性的进展，并一直发展到可以为50kw的电瓶汽车提供装置。1980年在英国成立了开关磁阻电机驱动装置有限公司（SRD Ltd.），专门进行SRD系统的研究、开发和设计。1983年英国（SRD Ltd.）首先推出了SRD系列产品，该产品命名为OULTON。1984年TASC驱动系统公司也推出了他们的产品。另外SRD Ltd. 研制了一种适用于有轨电车的驱动系统，到1986年已运行500km。该产品的出现，在电气传动界引起不小的反响。在很多性能指标上达到了出人意料的高水平，整个系统的综合性能价格指标达到或超过了工业中长期广泛应用的一些变速传动系统。从上世纪90年代国际会议的上有关SRD系统的文章来看，对SRD系统的研究工作已经从论证它的优点、开发应用阶段进入到设计理论、优化设计研究阶段。对SR电机、控制器、功率变换器等的运行理论、优化设计、结构形式等方面进行了更加深入的研究。二、原理简介及优越性简介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，

几种驱动电动机的比较

动汽车用电机的比较与选择电动汽车的驱动电动机通常要能够频繁的启动停车、加速减速，低速或爬坡时要求高转矩，高速行驶时要求低转矩，并要求变速范围大而工业驱动电机通常优化在额定的工作点。因此，电动汽车驱动电动机比较独特，应单独归为一类。它们在负载要求、技术性能以及工作环境等方面的主要区别归纳如下电动汽车驱动电动机需要有一倍的过载转矩以满足短时加速行驶与最大爬坡度的要求而工业驱动电动机只要求有倍的过载转矩就可以了电动汽车驱动电动机的最高转速要求达到在公路上巡航时基速的一倍，工业驱动电动机只要求达到恒功率时基速的倍电动汽车驱动电动机应根据车型与驾驶员的驾驶习惯进行设计而工业驱动电动机通常只根据典型的工作模式进行设计即可. 电动汽车驱动电动机要求有高的功率密度和好的效率图在较宽的转速和转矩范围内都有较高的效率，从而能够降低车重，延长继驶里程而工业驱动电动机通常对功率密度、效率及成本进行综合考虑，在额定工作点附近对效率进行优化.为使多电动机协调运行，要求电动汽车驱动电动机可控性高、稳态精度高、动态性能好而工业驱动电动机只有某一种特定的性能要求.电动汽车驱动电动机往往被装在机动车上，空间小，工作在高温、坏天气及频繁震动等恶劣的工作条件下而工业驱动电动机通常在某个固定的位置工作. 电动汽车用电机的比较与选择高功率密度、高效率、宽调速的车辆牵引电机及其控制系统既是混合动力汽车的心脏，又是混合动力汽车研制的关键技术之一。目前，可用于混合动力电驱动系统的主要有直流电机系统、感应电机系统、无刷直流电机系统、永磁同步电机系统、开关磁阻电机系统。直流电机驱动系统由于直流电动机励磁绕组的磁场与电枢绕组的磁场是垂直分布的，因而其控制原理非常简单。通过用永磁材料代替直流电动机的励磁绕组，由于有效地利用了径向空间，从而可使电动机的定子直径大大减小。由于永磁材料的磁导率较小，因而电枢反应减小，互感增加。但是直流电动机的主要问题是，由于有换向器和电刷，这使得它的可靠性降低，且需要定期维护。不过，由于技术成熟和控制简单，直流电动机一直在电驱动领域有着突出的地位。实际上，串励、并励、他励和永磁等各种直流电动机目前在电动汽车上都有应用。异步电机驱动系统由于感应电动机低成本、高可靠性及免维护等特性，因而在电动汽车驱动电动机领域里，它是应用很广的一种无换向器电动机。但传统的变频变压控制技术等，不能使感应电动机满足所要求的驱动性能。主要原因在于它的动态模型的非线性。随着微机时代的到来，采用矢量控制法控制感应电动机可以克服由于其非线性带来的控制难度。矢量控制也称为解祸控制。不过，采用矢量控制的电动汽车感应电动机在轻载及有限的恒功率工作区域运行时效率较低。异步电机其特点是结构简单、坚固耐用、成本低廉、运行可靠，低转矩脉动，低噪声，不需要位置传感器，转速极限高。异步电机矢量控制技术调速技术比较成熟，使得异步电机驱动系统具有明显的优势，因此被较早应用于电动汽车的驱动系统。目前仍然是电动汽车驱动系统的主流产品尤其在美国，但已被其它新型无刷永磁牵引电机驱动系统逐步取代。最大缺点是驱动电路复杂，成本高相对永磁电机而言，异步电机效率和功率密度偏低。永磁同步电机驱动系统永磁同步电机可采用圆柱形径向磁场结构或盘式轴向磁场结构，由于具有较高的功率密度和效率以及宽广的调速范围，发展前景十分广阔，在电动车辆牵引电机中是强有力的竞争者，己在国内外多种电动车辆中获得应用。用永磁材料代替传统同步电动机的励磁绕组，永磁同步电动机就能去掉传统的电刷、滑环以及励磁绕组的铜损。永磁同步电动机由于采用正弦交流电及无刷结构，也被称为永磁无刷交流电动机或正弦永磁无刷电

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。

新能源汽车驱动电机分类及其特点

新能源汽车驱动电机分类及其特点 1.根据结构和工作原理分类驱动电机按照工作电源种类可分为直流电机和交流电机。按结构和工作原理可分为直流电机、异步电机、同步电机。目前，在新能源汽车领域，常用的驱动电机有直流电机（DC Motor）、感应电机（IM）、直流无刷电机（BLDC）、永磁同步电机（PMSM）以及开关磁阻电机（SRM）等。（1）直流电机。在电动汽车发展的早期，很多电动汽车都是采用直流电机方案。主要是看中了直流电机的产品成熟，控制方式容易，调速优良的特点。但由于直流电机本身的短板非常突出，其自身复杂的机械结构（电刷和机械换向器等），制约了它的瞬时过载能力和电机转速的进一步提高；而且在长时间工作的情况下，电机的机械结构会产生损耗，提高了维护成本。此外，电机运转时的电刷火花会使转子发热，浪费能量，散热困难，还会造成高频电磁干扰，这些因素都会影响整车性能。由于直流电机的缺点非常突出，目前的电动汽车已经将直流电机淘汰。（2）交流异步电机。交流异步电机是目前工业中应用十分广泛的一类电机，其特点是定、转子由硅钢片叠压而成，两端用铝盖封装，定、转子之间没有相互接触的机械部件，结构简单，运行可靠耐用，维修方便。交流异步电机与同功率的直流电机相比效率更高，质量约轻了1/2。如果采用矢量控制的控制方式，可以获得与直流电机相媲美的可控性和更宽的调速范围。由于有着效率高、比功率较大、适合于高速运转等优势，交流异步电机是目前大功率电动汽车上应用较广的电机。但在高速运转的情况下电机的转子发热严重，工作时要保证电机冷却，同时交流异步电机的驱动、控制系统很复杂，电机本体的成本也偏高，另外，运行时还需要变频器提供额外的无功功率来建立磁场，故相与永磁电机和开关磁阻电机相比，交流异步电机的效率和功率密度偏低，不是能效化的选择。汽车一般以一定的高速持续行驶，所以能够让高速运转而且在高速时有较高效率的交流异步电机得到广泛应用。（3）永磁同步电机。永磁式电机根据定子绕组的电流波形的不同可分为两种类型，一种是无刷直流电机，它具有矩形脉冲波电流；另一种是永磁同步电机，它具有正弦波电流。这两种电机在结构和工作原理上大体相同，转子都是永磁体，减少了励磁所带来的损耗，定子上安装有绕组通过交流电来产生转矩，所以冷却相对容易。由于这类电机不需要安装电刷和机械换向结构，工作

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。

电动汽车电机种类

由于国家对环保的大力宣传，人们的环保意识不断提高，针对环境污染较为严重的尾气排放问题，汽车行业研发出了电动汽车，减少尾气排放。但是，作为电动汽车，汽车的电机就显得格外重要。下面就给大家介绍一下电动汽车的电机有哪些种类。电动汽车电机主要有直流电机、感应电机、永磁无刷电机以及开关磁阻电机等。 1. 直流电机早期开发的电动汽车多采用直流电机，其控制装置简单，成本低。电动汽车最常采用的是他励直流电机和串励直流电机。但由于直流电机存在换向器和电刷，它们之间有机械磨损，需要定期维护。换向器和电刷之间的机械损耗、接触损耗以及电损耗使得直流电机的效率较低。直流电机在现代高性能电动汽车上的应用正在较少，但仍有一些电动汽车在应用，例如，东京大学UOT电动汽车，马自达公司BANGO电动汽车，意大利菲亚特公司900E/E2电动汽车，我国的陆骏电动汽车。 2. 永磁无刷电机

永磁无刷电机可分为两类：一类是具有正弦波电流的永磁同步电机，另一类是具有矩形脉冲波电流的无刷直流电机。两种电机，转子都是永久磁体，电机转子不需要电刷和励磁绕组，通过定子绕组换相产生旋转转矩。永磁无刷电机可靠性高，输出功率大，与相同转速的其他电机相比具有体积小，质量轻，便于维修，高效率，高功率因数等特点。由于转子没有励磁绕组，无铜耗，磁通小，在低负荷时铁耗很小，因此，永磁无刷电机具有高的“功率/质量”比，可以高速运转，同时由于没有转子的磨损且定子绕组是主要的发热源，易于冷却。转子电磁时间常数小，电机动态特性好，极限转速和制动性能都由于其他类型电机。但永磁无刷电机的功率范围较小，一般最大功率为几十千瓦，同事在高温、振动和过高电流作用下，会发生磁性衰退现象，降低永磁无刷电机的性能。内嵌永磁体无刷直流电机是一种新型的无刷电机，这种电机在转子铁芯上开有与极数相同的燕尾槽，将永磁体嵌入其内，永磁体与相邻的铁芯

开关磁阻电机基础知识

电机可以根据转矩产生的机理粗略的分为两大类：一类是由电磁作用原理产生转矩；另一类是由磁阻变化原理产生转矩在第一类电机中，运动是定、转子两个磁场相互作用的结果。这种相互作用产生使两个磁场趋于同向的电磁转矩，这类似于两个磁铁的同极性相排斥、异极性相吸引的现象。目前大部分电机都是遵循这一原理，例如一般的直流电机和交流电机。第二类的电机，运动是由定、转子间气隙磁阻的变化产生的。当定子绕组通电时，产生一个单相磁场，要遵循“磁阻最小原则”，即磁通总要沿着磁阻最小的路径闭合。因此，当转子轴线与定子磁极的轴线不重合时，便会有磁阻力作用在转子上并产生转矩使其趋向于磁阻最小的位置。即两轴线重合位置，这类似于磁铁吸引铁质物质的现象。开关磁阻电机就是属于这一类型的电机。开关磁阻电机的工作机理基于磁通总是沿磁导最大（磁阻最小）的路径闭合的原理。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），用来向电机提供工作磁场。在转子上没有线圈，这是磁阻电机的主要特点。磁通沿着磁路而流通时，主要经过磁导体和空气间隙两部分，磁通流过导磁体受到的阻力称为磁阻，有时为了计算方便，也会用到磁阻的倒数磁导，磁阻和磁道是倒数关系，仿照电路中的欧姆定律，可以得到相应的关系式，即磁势=磁通*磁阻。与电阻相似，磁阻的大小与磁路的长度成正比，与磁路的截面积成反比定子和转子齿槽数不相等，但应尽量接近。因为当定子和转子齿槽数相近时，就可能加大定子相绕组电感随转角的平均变化率，这是提高电机出力的重要因素。 SR电机转子上没有任何形式的绕组、永磁体、滑环等，定子上只有简单的集中绕组，绕组端部较短，没有相间跨接线，因此SR电机的结构比鼠笼式感应电动机还要简单。 SR电机的材料利用系数高，与直流电机甚至感应电机相比，体积小、坚固、维护量小。由于SR电机的转矩与电流极性无关，只需要单方向的电流激励，因此在理论上功率变换器电路中每相可以只用一个可控开关元件，而且每个可控开关元件都与电机绕组串联，不会出现像交流电机PWM逆变器那样有电源直通短路的危险，所以功率变换器电路简单，可靠性高。 SR电机转子上无绕组，系统在低速运行时，不仅转矩大，而且转子发热不严重。 SRD系统可以通过对电流的导通、断开以及电流幅值等的控制，易于实现系统的软启动，四象限运行和宽广的恒功率范围。 SRD系统的容错能力强，在缺相的情况下仍然能可靠运行。 SR电机原有的转矩脉动大、噪声大的缺点通过技术的进步也已经可以解决。

开关磁阻电机的九大优势、三大缺点、应用领域全面解析

开关磁阻电机的九大优势、三大缺点、应用领域全面解析近年来，开关磁阻电机逐渐走进了市场，因为该电机具有其他电机没有的优势，所以逐渐成为了市场未来发展的主要方向，目前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。那么开关磁阻电机的优势到底是什么呢?让我们一起来了解一下吧!开关磁阻电机调速系统是以现代电力电子与微机控制技术为基础的机电一体化产品。它是由开关磁阻电动机和微机智能控制器两部分组成，其特点是效率高、节能效果好、调速范围广，无冲击起动电流，起动转矩大，控制灵活等特点。1998年，我国把发展电动机调速节能和电力电子节电技术纳入《中华人民共和国节能法》中，国家发改委“电动机节能计划”明确提出：提高电动机15-20%的效率，实现节电1000亿kWh/年。因此，该种电机被广泛用于运输车辆驱动、龙门刨、锻压设备等需要重载起动，频繁启动，正反转的场合。近几年，随着电机节能理念的逐渐深入，开关磁阻电机由于具有以下的特点，其正在应用于各种场合。开关磁阻电机调速系统的特点：一、效率高，节能效果好。经过测试，其整体效率比交流异步电动机变频调速系统至少高3%以上，低速下能提高至少10%，与直流调速、串级调速、电磁调速等比较，节电效果更明显。二、起动转矩大，适合重载起动和负载变化明显且频繁启动的场合。测试发现其启动转矩达额定转矩的150%时，起动电流仅为额定电流的30%，优势非常明显三、调速范围广。开关磁阻电机可以在低速下长期运行，由于效率高，在低速下的温升程度比额定工况时要低，解决了变频调速电机低速运行时电动机发热问题，还可以根据实际灵活设置最高转速。四、可频繁正、反转起动停止，系统调控性好，制动性好，能实现再生制动，节电效果显著。五、起动电流小，避免对电网的冲击。开关磁阻电机具有软启动特性，没有普通交流电动机起动电流大于5-7倍额定电流的现象。六、功率因数高，不需增加无功补偿装置，测试发现，开关磁阻电机系统在空载和满载时的功率因数均大于0.98 。七、电机结构简单、牢固、制造工艺简单、成本低、工作可靠，能适用于各种恶劣高温强震动环境。八、缺相和过载时仍可工作。当电源出现缺相、电动机或控制器任一相出现故障时，电机输出功率减少，但仍可运行。当系统超过负载120%以上时，转速转速只会下降，而不会烧损电动机和控制柜。九、控制器中功率变换器与电动机绕组串联，不会出现变频调速系统功率变换器可能出现的直通故障，可靠性大为提高。目前的电机都是优缺点并存，任何一种电机都无法取代其它所有类型的电机，开关磁阻电机也具有以下缺点： 1.转矩脉动：开关磁阻电机工作在脉冲供电方式中，瞬时转矩脉动大，转速很低时，步进状态明显，而且由于其本身的非线性，导致转矩控制困难。尽管目前研究SRD直接转矩控制技术等文章较多，但仍难以实现转矩的精确控制，在伺服等精密控制场合，SRD与其它类型电机相比不具有优势。 2.噪声：开关磁阻电机相绕组轮流导通，径向力导致定子变形，换相时更明显，电机噪声大，减小振动和噪声是重要的研究课题，很多科研人员正在从电磁参数设计和调速方法以及电机结构几方面进行研究加以改进，但现在与其它电机相比，仍然噪声偏大。 3.位置检测器：位置检测器使得结构简单的开关磁阻电机变得逊色，降低了系统可靠性，因此探索实用的无位置检测器的检测方案是十分有必要的。目前国内外研究较多的是用定子绕组的瞬态电感信息来实现无位置检测器方案，但距实际应用还待进一步深入研究。国内开关磁阻电机的应用市场主要包括：(1) 锻造机械：目前，这是开关磁阻电机应用最成功的场合之一。这一次完全符合上述五个

国内外特种电机的种类和使用

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国内外特种电机的种类及使用一、特种电机的概念：电机作为驱动的主要动力源，广泛应用于工业、农业、国防、公共设施、家用电器等各个领域。特种电机指为了满足各类机械设备对其拖动电机性能要求的不同，而专门针对某一类型的机械设备特殊需要而单独设计、制造的特殊专用电机，国民经济的增长为特种电机行业的持续快速发展奠定了良好的基础。二、特种电机的种类特种电机主要分为：新型旋转电机、直线电机、非电磁类电机三类。 1、新型旋转电机（1）永磁无刷电机：无刷电机的定义：一切具有直流电机外部特性的，采用电子换相的电机统称为“无刷电机”。无刷电机的优点：1、无电刷、低干扰。无刷电机去除了电刷，最直接的变化就是没有了有刷电机运转时产生的电火花，这样就极大减少了电火花对遥控无线电设备的干扰。2、噪音低，运转顺畅。无刷电机没有了电刷，运转时摩擦力大大减小，运行顺畅，噪音会低许多，这个优点对于模型运行稳定性是一个巨大的支持3、寿命长，低维护成本。少了电刷，无刷电机的磨损主要是在轴承上了，从机械角度看，无刷电机几乎是一种免维护的电动机了，必要的时候，只需做一些除尘维护即可。（2）新型开关磁阻电机：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。它具有两个基本特征：(l)开关性——电机必须工作在一个连续的开关模式，这也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——定、转子具有可变磁阻回路，是真正的磁阻电机。（3）磁悬浮电机：磁悬浮电动机是一种具有轴承支承功能的特殊电动机,它在运行时,不需要任何独立的轴承支承,因此具有无摩擦和磨损,无润滑油污染,寿命长等一系列优点。（4）复式永磁电机：复式永磁同步电机将2个盘式电机的定子与外转子电机的定子构成一体，3个转子构成一个全封闭的筒形，将定子包围在其内部，它充分地利用了外转子式电机2个端面的空间。一般工况下该电机的输出功率不大，但输出转矩很大；因此，该结构电机以低速大转矩为主要特征，非常适合油田抽油等

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。步进电机和普通电机的区别主要就在于其脉冲驱动的形式，正是这个特点，步进电机可以和现代的数字控制技术相结合。但步进电机在控制精度、速度变化范围、低速性能方面都不如传统闭环控制的直流伺服电机;所以主要应用在精度要求不是特别高的场合。由于步进电机具有结构简单、可靠性高和成本低的特点，所以步进电机广泛应用在生产实践的各个领域;尤其是在数控机床制造领域，由于步进电机不需要A/D转换，能够直接将数字脉冲信号转化成为角位移，所以一直被认为是最理想的数控机床执行元件。除了在数控机床上的应用，步进电机也可以用在其他的机械上，比如作为自动送料机中的马达，作为通用的软盘驱动器的马达，也可以应用在打印机和绘图仪中。

开关磁阻电机的基本了解

开关磁阻电机的根本学习容 1 开关磁阻电机的根本原理以及构造开关磁阻电动机(Switched Reluctance Motor ，简称SRM) 定转子为双凸极构造，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。以下列图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，那么Ns=6，Nr=8。m 及k 值越高，越利于高控制性能控制，但相应本钱越高，构造越复杂。目前技术较为成熟，开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构造的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，其他各相均与该相一样，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〕那么由SRM、功率变换器、控制器、位置检测器等四大局部组成，如下列图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那么造成定子的“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。同理假设改变励磁顺序为C→B→A→D，那么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。