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。

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

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

开关磁阻电机驱动系统和变频器电机系统的综合比较

开关磁阻电机智能驱动系统和变频器调速电机系统的特性比较

一、变频器调速电机系统 1、基本概念和原理把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置，以实现电机的变速运行，称作“变频器”。该设备首先要把三相或单相交流电变换为直流电，然后再把直流电变换为三相或单相交流电。交流异步感应电动机的转速公式是：n = f/p*（1-s）*60rpm, （其中n: 同步速度，f: 电源频率，p: 电机极数，S是转差率），因此，如想改变此类电机转速n，就需要通过改变其频率或极对数或转差率来进行。而变频器就是通过改变电源频率来改变此类电机转速的。所谓“频率”其实是电机供电电源的电信号，其值能够在电机的外面经过调节后再供给电机，这样电机的旋转速度就可以被自由的控制了。变频器，通过其运算电路，将外部的速度、转矩等指令同检测电路的电流、电压信号进行比较运算，决定其逆变器的输出电压、频率。这样经过调整的频率，进入电机，从而实现了电机转速的变化。改变了电机的运行曲线，使电机运行曲线平行下移。 2、基本性能特点 1）变频器具有调压、调频、调速等基本功能，使电机的速度可以无极调节，因此用对了场合，可以实现一定的节电。 2）可以使电机以较小的启动电流，获得较大的启动转矩，即变频器可以一定程度的启动重载负荷，具有一定的软启动性能。 3）功率因数较高 3、使用结果和问题变频器的兴起，满足了人们对交流电机进行可控无极调速的要求，因此十几年以来获得了很大的发展。然而，变频器在我国的使用，是完全的“硬连接”，即电机是电机，变频器是变频器，买来了就用，完全不考虑电机和变频器的内在匹配性以及和工况的匹配性。而变频器在西方国家得到了极大的利用，其性能发

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/2019364735.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。

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

开关磁阻电机行业概述

开关磁阻电机行业概述一、开关磁阻电机及其应用近年来，一种新型电机----开关磁阻电机（SRD）逐渐走进了市场，该电机有着有别于其他电机的优势和特点，因此逐渐成为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。 1、电动车应用开关磁阻电机最初的应用领域就是电动车，这也是开关磁阻电机最主要的应用领域。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，相比目前主要使用的两种电机具有其独特的优势，是电动车辆中极具有潜力的机种。 2、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。棉纺织设备较有代表性的机电一体化产品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，相比于使用其他电机系统，开关磁阻电机系统带来许多好处，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，节能10%等优点，国内已有开关磁阻电机和驱动器的产品（北京中纺锐力机电有限公司），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。 3、焦炭工业应用相比于其他电机，开关磁阻电机起动力矩大、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。 4、家电行业应用一些家用电器，比如洗衣机经过不断的发展，结构由简单的有级调速电机发展为无级调速电机。而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，相比其他电机有着明显的优势，未来应用前景广阔。二、开关磁阻电机的特点开关磁阻电机具有结构简单、运行可靠及效率高等突出特点，这使其有别于交流电机调速系统、直流电机调速系统和无刷直流电机调速系统，成为他们的竞争者和替代者。开关磁阻电机的调速系统兼具直流、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之后发展起来的最新一代无级调速系统

开关磁阻电机技术优势

开关磁阻电机调速系统技术优势系统效率高在其宽广的调速范围内，整体效率比其他调速系统高出至少10%，在低转速及非额定负载下高效率则更加明显。调速范围宽，低速下可长期运转在零到最高转速的范围内均可带负荷长期运转，电机及控制器的温升均低于工作在额定负载时的温升。高启动转矩，低起动电流起动转矩达到额定转矩的150%，启动电流仅为额定电流的30% 可频繁起停，及正反转切换可频繁起动和停止，频繁正反转切换。在有制动单元及制动功率满足时间要求的情况下，起停及正反转切换可达每小时一千次以上。三相输入电源缺相或控制器输出缺相不烧电机三相输入电源缺相，或者欠功率运行或者停机，不会烧毁电机和控制器。过载能力强当负载短时远大于额定负载时，转速会下降，保持最大输出功率，不会出现过流现象。当负载恢复正常时，转速恢复到设定转速。功率器件控制错误不会引起短路上下桥臂功率器件和电机的绕组串联，不存在发生功率器件由于控制错误或干扰导致短路而烧毁的现象。可靠性高由于开关磁阻电动机的转子无绕组和鼠笼条，电动机可高速运转而不变形，机械强度和可靠性均高于其它类电机。转子无永磁体，可有较高的允许温升。

开关磁阻电机调速系统优势 1）效率高，节能效果。在所有的调速和功率范围内，CD整体效率比交流异步电动机变频调速系统（简称变频调速）至少3%以上，在低速工作状态下其效率能够提高10%以上。与直流调速、串流调速、电磁调速等系统相比，CD节电效果更明显。 2）起动转矩大，特别适合于那些需要重载起动和负载变化明显并且频繁的场合。CD控制器从电源侧吸收较少的电流，在电机侧可得到较大的起动转矩，起动转矩达额定转矩的150%，起动电流仅为额定电流的30%，比之交流电动机的300%电流获得100%的转矩性能，有时非常明显。 3）调速范围广。电动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还要低，解决了变频调速低速运行下电机发热问题。此外，CD电动机最高转速不会像交流电动机那样受极数的限制，可以根据实际需要灵活地设定最高转速。 4）可频繁正、反转，频繁起动、停止，因此，非常适合龙门刨床、可逆轧机、油田抽油机等应用场合。 5）起动电流小，避免了对电网的冲击。CD具有软起动特性，没有普通交流电动机起动电流大于额定电流5--7倍现象。 6）功率因数高，不需要加装无功率补偿装置。普通交流电动机空载时的功率因素在0.2--0.4之间，满载在0.8--0.9之间；而开关磁阻电机调速系统在空载和满载下的功率因素均大于0.98. 7）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、高温甚至强振动环境。 8） 9）缺相与过负载时仍可工作。出现电源缺相、电机或控制器任一相出现故障时，电动机输出功率减小，但仍然可以运行。当系统超过额定负载120%以上时，转速只会下降，而不会烧毁电机和控制器。 10）由于控制器中功率变换器与电机绕组串联，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。 11）可实现四象限运行，额定转速下为恒转矩特性，超过额定转速表现为恒功率

开关磁阻电机原理和应用

开关践俎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、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，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10VC5MW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战铁。 ♦电机转子无永磁体.允许较高的.由干绕组均在定子上.电机容易冷却。效率奇・损耗小。 ♦转矩方向与电流方向无关.只需单方相绕组电流•毎相一个功率开关•功率电路简单町扱♦转子上没有电刷结沟坚固.适用干高速驰动。 ♦转子的转动惯扯小.有牧高转矩惯煲比.

♦调速范m.控制灵活・易于实现备种再生制动能力。 ♦并具频繁启动（1000 ；v小时）•正向反向运转的特殊场合使用・ ♦且启动电流小•启动转矩人•低逮时更为突出。 ♦电机的绕组电流方向为单方向.电力控制电路简单・具有较烏的经济性和吋維性。 ♦对通过机和电的统一协调设汁满足备种特殊使用要求。缺点其工作原理决定了.如果需要开关磁阻电机运行程定对維.必须使电机与控制配合的很好。因其要使用位HL传感器・增加了结沟災杂性，降低了可靠性。对干电机本身而肓.转矩馱动大是其固有的缺点：在电机远离设计点的时候.转矩脉动人仝体现的更加明協。如果单纯使用电流斩波或最优导通角控制方法.对其转矩脉动的改售不是很人.需耍加入更加如朵的貳法。另外.运行时噪音和撮动较人.非线形性强也足开关險阻电机需耍解决的何題。目前国内实用的隐阻电机屈于初级阶段.部分产品控制相对粗放.电机的响应速度慢、低速卜•的脉动人.难以实现较高的控制稱度。结构原理双凸极结构开关磁阻电机构适⑴ 与普通电机一样.转子与定子之河有很小缝險.转子对在定子内自由转动。由干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〉.足向电机捉供工作啟场的励出绕组。在转子上没有线悅这是减阻电机的主要特点. 三相6/4结构工作原理

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、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，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。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。在转子上没有线圈，这是磁阻电机的主要特点。三相6/4结构工作原理

论步进电机与开关磁阻电机

论步进电机与开关磁阻电机电气1101班 110301107 王文博磁阻式步进电机磁阻式步进电机，也叫反响式〔BF〕步进电动机。是由磁性转子铁芯通过与由定子产生的脉冲电磁场相互作用而产生转动。磁阻式步进电机的转子由软磁材料重制、叠压而成，转子上无任何绕组，转子圆周外外表均匀分布假设干齿和槽。定子上安有多相励磁绕组，并且定子上均匀分布假设干个大磁极，每个大磁极上有数个小齿和槽。定子磁极上绕有三组绕组，每组绕组由相互串联的两个线圈构成，磁阻式步进电机的定子上有六个极，转子有四个极。一组绕组叫做一相。磁阻式步进电动机相数一般为三相、四相、五相、六相。应用领域：磁阻式步进电机主要应用于计算机外部设备、摄影系统、光电组合装置、阀门控制、核反响堆、银行终端、数控机床、自动绕线机、电子钟表及医疗设备等领域中。开关磁阻电动机开关磁阻电动机〔Switched Reluctance Drive ：SRD〕是继变频调速系统、无刷直流电动机调速系统之后开展起来的最新一代无级调速系统，是集现代微电子技术、数字技术、电力电子技术、红外光电技术及现代电磁理论、设计和制作技术为一体的光、机、电一体化高新技术。它具有调速系统兼具直流、交流两类调速系统的优点。英、美等经济兴旺国家对开关磁阻电动机调速系统的研究起步较早，并已取得显著效果，产品功率等级从数w直到数百kw，广泛应用于家用电器、航空、航天、电子、机械及电动车辆等领域。 1 简介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，调速围宽，调速性能优异，且在整个调速围都具有较高效率，系统可靠性高。主要有开关磁