开关磁阻电机教育课件
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开关磁阻电机PPT课件
当电机低速运行时，im很大，必须限幅
电流斩波控制方式 （CCC）
2.4 ψ-i曲线
得到SR电动机各部分的磁通、磁阻 不同转子位置角下的磁化曲线ψ＝f(i)。
φ
在线性模型中，电感L 仅是位置角θ的函数 而与电流无关，因此 对某一θ来讲， ψ＝ Li为一直线。
i
φ i
SR电机线性模型
2.5 转矩与功率
dt 2
2 dt
ui d (1 Li2 ) 1 i2 dL
d 2
2 d
ui d (1 Li2 ) 1 i2 dL
d 2
2 d
当开关导通，单位时间内输入电能ui 一部分增加磁场储能 (1 Li2 )
2
一部分转化为机械能 (1 i2 dL )
当开关关断
2 d
dL 0
d
dL 0
d
一部分转化为机械能 一部分磁场储能返回电源
波变化，不随电流改变
随电流改变。
四相8/6极SR电机定转子实物
1.1.2 功率变换器
能量提供者 包括直流电源和开关器件
1.1.3 控制器和位置检测器
控制器要求具有下述性能： （１）电流斩波控制 （２）角度位置控制 （３）起动，制动，停车及四象限运行 （４）调速 位置检测器提供转子位置信号，使控制器决定
理想SR模型 定子绕阻电感L与绕阻电流i无关 极尖的磁通边缘效应忽略不计 磁导率μ∞ 忽略所有功率损耗 开关动作瞬时完成 转子旋转角速度Ω=C
2.1 电感与转子位置角的关系
Lmin
L(
)
K (
1)
Lmax
Lmin
1 1 1 2 2 3
Lmax K ( 1) 3 4
d d
开关磁阻电动机调速系统课件
高可靠性
系统的可靠性将会得到进一步提升，通过采用高可靠性设 计、选用高可靠性元器件等手段，确保系统在复杂环境下 的稳定运行。
多功能集成
开关磁阻电动机调速系统将会实现更多的功能集成，例如 集成了驱动、制动、能量回收等功能，提高了系统的综合 性能和效率。
开关磁阻电动机调速系统的市场前景
市场需求持续增长
THANKS
感谢观看
开关磁阻电动机调速系统的特点
开关磁阻电动机调速系统具有结构简单、成本低、可靠性高、维护方便等优点。
此外，开关磁阻电动机调速系统还具有宽广的调速范围、优良的启动性能、易于实 现再生制动等优点。
但是，开关磁阻电动机调速系统也存在一些缺点，如转矩波动大、噪声大等问题， 需要进一步改进和完善。
02
开关磁阻电动机调速系统的工作原理
开关磁阻电动机调速系统的控制方式
开关磁阻电动机调速系统的控制 方式主要有两种：角度位置控制 （APC）和电流斩波控制（CCC
）。
角度位置控制是通过控制开关的 开通角和关断角来控制定子与转 子间磁场的角度位置，从而控制
电动机的转速。
电流斩波控制是通过控制电流波 形的斩波宽度来控制电动机的电 流和转矩，从而控制电动机的转
，提高系统的运行效率和可靠性。
03
绿色环保
随着环保意识的提高，开关磁阻电动机调速系统的设计将更加注重节能
减排、环保等方面的考虑，例如采用高效电机、降低噪音等措施，实现
系统的绿色化发展。
开关磁阻电动机调速系统的未来发展方向
宽调速范围
开关磁阻电动机调速系统的调速范围将会更加宽广，能够 满足不同领域的需求，例如高速列车、航汽车 领域中应用于车辆的空调系统、 座椅调节系统、车窗升降系统等 ，以及电动汽车的电池管理系统
系统的可靠性将会得到进一步提升，通过采用高可靠性设 计、选用高可靠性元器件等手段，确保系统在复杂环境下 的稳定运行。
多功能集成
开关磁阻电动机调速系统将会实现更多的功能集成，例如 集成了驱动、制动、能量回收等功能，提高了系统的综合 性能和效率。
开关磁阻电动机调速系统的市场前景
市场需求持续增长
THANKS
感谢观看
开关磁阻电动机调速系统的特点
开关磁阻电动机调速系统具有结构简单、成本低、可靠性高、维护方便等优点。
此外，开关磁阻电动机调速系统还具有宽广的调速范围、优良的启动性能、易于实 现再生制动等优点。
但是，开关磁阻电动机调速系统也存在一些缺点，如转矩波动大、噪声大等问题， 需要进一步改进和完善。
02
开关磁阻电动机调速系统的工作原理
开关磁阻电动机调速系统的控制方式
开关磁阻电动机调速系统的控制 方式主要有两种：角度位置控制 （APC）和电流斩波控制（CCC
）。
角度位置控制是通过控制开关的 开通角和关断角来控制定子与转 子间磁场的角度位置，从而控制
电动机的转速。
电流斩波控制是通过控制电流波 形的斩波宽度来控制电动机的电 流和转矩，从而控制电动机的转
，提高系统的运行效率和可靠性。
03
绿色环保
随着环保意识的提高，开关磁阻电动机调速系统的设计将更加注重节能
减排、环保等方面的考虑，例如采用高效电机、降低噪音等措施，实现
系统的绿色化发展。
开关磁阻电动机调速系统的未来发展方向
宽调速范围
开关磁阻电动机调速系统的调速范围将会更加宽广，能够 满足不同领域的需求，例如高速列车、航汽车 领域中应用于车辆的空调系统、 座椅调节系统、车窗升降系统等 ，以及电动汽车的电池管理系统
开关磁阻电机1.ppt
运动电动势 (转子位置改变)
机械运动方程：
d2
d
Te
J dt2
D dt
TL
式中 Te——电磁转矩； J—— 系 统 的 转 动 惯 量 ； K——摩擦系数；
TL——负载转矩。
电磁转矩：
SR电机的瞬时电磁转矩Te可由磁共能Wc导出：
Te
Wc (i, )
磁共能的表达式为：
Wc i (i, )di 0
SR电动机常用的相数与极数组合
相数
SR电机常用方案 34567
89
定子极数 6 8 10 12 14 16 18
转子极数 4 6 8 10 12 14 16
步进角(度) 30 15 9 6 4.28 3.21 2.5
相数与转矩、性能关系：
相数越大，转矩脉动越小，但成本越高，故常 用三相、四相，还有人在研究两相、单相SRM
5、需要根据定、转子相对位置投励。不能像普 通异步电机一样直接投入电网运行，需要与控制 器一同使用。
2.1.3 开关磁阻电动机的相数与结构
相数与级数关系
Ns 2km Nr Ns 2k)
1、为了避免单边磁拉力，径向必须对称，所以 双凸极的定子和转子齿槽数应为偶数。
2、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。
各种不确定性干扰的新型控制策略 – 智能控制策略
• SR电机的无位置传感器控制 • • SR电机应用研究：电动车、发电机、一体化电机等
2.2 SR电机基本方程与性能分析
+
R1
i1
u1
d1/dt
-
+
《开关磁阻电机》课件
关磁阻电机在电动汽车领域的应用也越来越广泛。
电动汽车的驱动系统需要能够提供更高的扭矩和功率，同时还要具备较 高的可靠性和效率。开关磁阻电机能够满足这些要求，因此在一些高端 电动汽车中得到了应用。
在工业领域的应用
工业领域是开关磁阻电机的重要应用领 域之一，特别是在需要高扭矩、高可靠
性、高效率和高寿命的场合。
发展
开关磁阻电机在发展过程中不断改进和优化，以提高效率、降低成本、减小体积和重量等方面取得显著进展。目 前，开关磁阻电机已经在工业自动化、电动车、家用电器等领域得到广泛应用。
特点与优势
特点
开关磁阻电机具有结构简单、成本低、可靠性高、效率高、调速范围宽等优点。
开关磁阻电机具有更高的能效和可靠性，适 用于需要频繁启动、制动和调速的场合。此外，开关磁阻电机的控制系统简单， 维护方便，适用于各种恶劣环境。
开关磁阻电机的设计、制造和控制系 统已经得到了很大的发展，但仍存在 一些挑战和问题需要进一步研究和解 决。
对未来研究的展望
随着技术的不断进步和应用需求的不断提高，开关磁阻电 机的性能和功能需要进一步优化和完善。
未来的研究将更加注重开关磁阻电机的智能化、高效化、 小型化和轻量化等方面的研究，以适应更加复杂和多变的 应用场景。
在工业领域中，开关磁阻电机主要用于 驱动各种机械设备，如压缩机、泵、风 机、传送带等。由于其高效、可靠、维 护成本低等优点，开关磁阻电机在工业
领域中得到了广泛应用。
在工业自动化和智能制造领域，开关磁 阻电机的高效性和可靠性也得到了广泛 应用，如机器人关节驱动、自动化生产
线等。
在家用电器领域的应用
家用电器是开关磁阻电机的重要应用领域之一，特别是在需要高效、低噪音、低 维护成本的家电产品中。
电动汽车的驱动系统需要能够提供更高的扭矩和功率，同时还要具备较 高的可靠性和效率。开关磁阻电机能够满足这些要求，因此在一些高端 电动汽车中得到了应用。
在工业领域的应用
工业领域是开关磁阻电机的重要应用领 域之一，特别是在需要高扭矩、高可靠
性、高效率和高寿命的场合。
发展
开关磁阻电机在发展过程中不断改进和优化，以提高效率、降低成本、减小体积和重量等方面取得显著进展。目 前，开关磁阻电机已经在工业自动化、电动车、家用电器等领域得到广泛应用。
特点与优势
特点
开关磁阻电机具有结构简单、成本低、可靠性高、效率高、调速范围宽等优点。
开关磁阻电机具有更高的能效和可靠性，适 用于需要频繁启动、制动和调速的场合。此外，开关磁阻电机的控制系统简单， 维护方便，适用于各种恶劣环境。
开关磁阻电机的设计、制造和控制系 统已经得到了很大的发展，但仍存在 一些挑战和问题需要进一步研究和解 决。
对未来研究的展望
随着技术的不断进步和应用需求的不断提高，开关磁阻电 机的性能和功能需要进一步优化和完善。
未来的研究将更加注重开关磁阻电机的智能化、高效化、 小型化和轻量化等方面的研究，以适应更加复杂和多变的 应用场景。
在工业领域中，开关磁阻电机主要用于 驱动各种机械设备，如压缩机、泵、风 机、传送带等。由于其高效、可靠、维 护成本低等优点，开关磁阻电机在工业
领域中得到了广泛应用。
在工业自动化和智能制造领域，开关磁 阻电机的高效性和可靠性也得到了广泛 应用，如机器人关节驱动、自动化生产
线等。
在家用电器领域的应用
家用电器是开关磁阻电机的重要应用领域之一，特别是在需要高效、低噪音、低 维护成本的家电产品中。
开关磁阻电动机原理课件
设定实验条件
确定实验参数，如输入电压、电 流、转速等。
实验结果分析与性能评估
性能参数分析
根据实验数据，分析开关磁阻电 动机的各项性能参数，如转矩、 效率、噪音等。
性能曲线绘制
根据实验数据绘制性能曲线，直 观展示开关磁阻电动机的性能变 化趋势。
01 02 03 04
对比分析
将实验结果与其他电机或类似实 验进行对比，评估开关磁阻电动 机的优势和不足。
开关磁阻电动机的发展趋势
1 2 3
高效节能技术的提升
随着环保和节能意识的增强，开关磁阻电动机在 高效节能技术方面将得到进一步提升。
智能化控制
随着人工智能和物联网技术的发展，开关磁阻电 动机将实现智能化控制，提高运行效率和稳定性 。
多样化应用
开关磁阻电动机在工业、汽车、航空航天等领域 的应用将进一步扩大，满足不同领域的需求。
在电动车领域，开关磁阻电动 机是理想的动力源之一，具有 高效、节能、环保等优点。
02
开关磁阻电动机的工作原理
Chapter
定子结构与工作原理
定子结构
开关磁阻电动机的定子主要包括凸极和绕组，凸极 由导磁性良好的硅钢片叠成，绕组由漆包线绕制而 成。
工作原理
开关磁阻电动机是通过改变绕组中电流的方向和大 小，来改变磁场的方向和强度，从而驱动转子旋转 。
开关磁阻电动机的未来发展方向
优化设计
未来开关磁阻电动机的设计将更 加注重材料、结构和制造工艺的
优化，提高其性能和可靠性。
容错控制技术
为提高开关磁阻电动机的可靠性和 稳定性，未来将进一步开发容错控 制技术，使其在故障情况下仍能保 持稳定运行。
绿色环保
未来的开关磁阻电动机将更加注重 环保和节能，采用低噪声、低能耗 、环保型材料和制造工艺，满足绿 色环保要求。
SRD开关磁阻电动机及其控制PPT幻灯片
31
反应式同步磁阻电机
定子为齿槽均匀分布的光滑(smooth)内腔 (internal cavity)，定子嵌(insert)有多相绕组， 近为正弦波分布（sine-wave distribution）。 励磁是一组多相平行的(parallel)正弦波电流。 各相自感（self-induction）随转子位置作正 弦波（sine-wave）变化，不随电流改变。
6）单位出力不小于异步电动机（asynchrsadvantages）： ▪ 有转矩脉动（ripple），影响了开关磁阻电动
机低速运行性能。 ▪ 开关磁阻电动机传动系统的噪声（noise）与
振动比一般电动机大。 ▪ SR电动机的出线头较多。
35
7.5 kW 、1500 r/min几种调速系统性能比较
17
二、开关磁阻电动机的工作原理
(work principle)
▪ 当控制器接收到位置检测器提供的电动机内各相 定子齿极与转子齿极相对位置信息，向功率变换器 发出命令。每改变通电相一次，定子磁场轴线移动
2π/NS，转子则每次转过 Гr/ m 。四相轮流(in turn) 通电一次，转子转过一个齿极距。若顺序给U、V、 W、R相通电，则转子按逆时钟方向连续转动。若 顺序给U—R‘—W‘—V’—U轮流导通，则转子按顺 时钟方向转动。故改变轮流通电的顺序(order)，就 可改变电动机的转向，而与通电电流的方向
command），实现对SR电机运行状态的控制。 ▪ 构造：由微机或数字逻辑电路（digital logic
circuit）及接口电路（interface circuit）构成。 ▪ 要求控制器具有如下性能（performance）： ▪ 1）电流斩波控制（chopper control）； ▪ 2）角度位置控制（angle-position control）； ▪ 3）起动（start）、制动（brake）、停车及四象
反应式同步磁阻电机
定子为齿槽均匀分布的光滑(smooth)内腔 (internal cavity)，定子嵌(insert)有多相绕组， 近为正弦波分布（sine-wave distribution）。 励磁是一组多相平行的(parallel)正弦波电流。 各相自感（self-induction）随转子位置作正 弦波（sine-wave）变化，不随电流改变。
6）单位出力不小于异步电动机（asynchrsadvantages）： ▪ 有转矩脉动（ripple），影响了开关磁阻电动
机低速运行性能。 ▪ 开关磁阻电动机传动系统的噪声（noise）与
振动比一般电动机大。 ▪ SR电动机的出线头较多。
35
7.5 kW 、1500 r/min几种调速系统性能比较
17
二、开关磁阻电动机的工作原理
(work principle)
▪ 当控制器接收到位置检测器提供的电动机内各相 定子齿极与转子齿极相对位置信息，向功率变换器 发出命令。每改变通电相一次，定子磁场轴线移动
2π/NS，转子则每次转过 Гr/ m 。四相轮流(in turn) 通电一次，转子转过一个齿极距。若顺序给U、V、 W、R相通电，则转子按逆时钟方向连续转动。若 顺序给U—R‘—W‘—V’—U轮流导通，则转子按顺 时钟方向转动。故改变轮流通电的顺序(order)，就 可改变电动机的转向，而与通电电流的方向
command），实现对SR电机运行状态的控制。 ▪ 构造：由微机或数字逻辑电路（digital logic
circuit）及接口电路（interface circuit）构成。 ▪ 要求控制器具有如下性能（performance）： ▪ 1）电流斩波控制（chopper control）； ▪ 2）角度位置控制（angle-position control）； ▪ 3）起动（start）、制动（brake）、停车及四象
开关磁阻电机ppt
转子磁极形状可变 ，定子磁极形状不 变
磁阻电机具有定、 转子两个磁极
开关磁阻电机的历史发展
20世纪60年代初，英国科学家提出开关磁阻电机的概 念
20世纪70年代，开关磁阻电机进入商业应用
1969年，第一台开关磁阻电机样机研制成功
近年来，开关磁阻电机在新能源汽车等领域应用逐渐 增多
开关磁阻电机的应用场景
THANK YOU.
04
开关磁阻电机的控制与调速
开关磁阻电机的控制方法
控制原理
开关磁阻电机的控制原理是基于磁通闭合 和磁化曲线控制的。通过控制开关磁阻电 机定子电流的通断，可以控制电机的磁通 和转矩。
VS
控制策略
常用的开关磁阻电机控制策略包括电流斩 波控制、角度控制和直接转矩控制等。其 中电流斩波控制是通过控制电流的幅值来 防止电流过大，角度控制是通过控制定子 与转子的相对角度来控制转矩，直接转矩 控制则是直接控制转矩的大小和方向。
开关磁阻电机的调速原理
调速原理
开关磁阻电机的调速原理是通过对电机定子电流的频率和相 位进行控制来实现的。通过改变定子电流的频率和相位，可 以改变转子与定子的相对位置，从而改变电机的转速。
控制方式
开关磁阻电机的调速控制方式包括PWM控制和角度控制两种 。PWM控制是通过调节定子电流的占空比来控制电流的大小 ，角度控制是通过调节定子与转子的相对角度来控制电流的 方向和大小。
开关磁阻电机的基本结构
开关磁阻电机是一种具有凸极效应的电机，其定、转子均为 硅钢片叠加而成，转子上没有绕组，而定子上有集中绕组。
开关磁阻电机的运行原理
通过控制开关磁阻电机的绕组电流，产生磁场，进而使转子 在凸极效应的作用下旋转。
开关磁阻电机的设计
第12章 开关磁阻电动机PPT课件
术语开关磁阻电机体现了这种电机系统的两个基本特 征。 一是开关性， 电机各相绕组通过功率电子开关电路轮 流供电， 始终工作在一种连续的开关模式； 二是磁阻性， 电机定、 转子间磁路的磁阻随转子位置改变， 运行遵循磁 路磁阻最小原理， 即磁通总是要沿磁阻最小的路径闭合， 因磁场扭曲而产生切向磁拉力， 是真正的磁阻电机。 通过 对一台SRM的定子各相有序地励磁， 转子将会作步进式旋 转， 每一步转过一定的角度。
SRD中常用的功率变换器有不对称半桥型、双绕组型、 分裂电源型、H桥型、公共开关型、电容转储型等主电路拓 扑结构，可以采用IGBT、功率MOSFET、GTO等开关器件。 图12－2所示为开关磁阻电机中几种功率变换器主电路的拓 扑结构，图中Si代表开关器件。
第12章 开关磁阻电动机
图12－2 开关磁阻电机功率驱动主电路拓扑结构
以三相12/8极开关磁阻电动机为例，假设电机理想空载， 图12－3所示为该电机的A相绕组及其与电源的连接。图中 S1、S2为主开关管（功率器件）；VD1、VD2为续流二极管； U为直流电源。定子上属于同一相的4个线圈并联组成一相 绕组。
第12章 开关磁阻电动机
图12－3 开关磁阻电动机的工作原理图
第12章 开关磁阻电动机
设当A相磁极轴线OA与转子齿轴线Oa为图12－3所示位 置时，主开关管S1、S2导通，A相绕组通电，电动机内建立起 以OA为轴线的径向磁场，磁力线沿定子极、气隙、转子齿、 转子轭、转子齿、气隙、定子轭路径闭合。通过气隙的磁力 线是弯曲的，此时磁路的磁阻大于定子极与转子齿轴线重合 时的磁阻，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，转子齿的轴 线Oa向定子A相磁极轴线OA趋近。当OA和Oa轴线重合时， 转子已达到平衡位置，即当A相定子极与转子齿对齐的同时， 切向磁拉力消失。此时关断A相开关管S1、S2，开通B相开关 管，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，电机内磁场沿顺时针方向转过30°，而转子在磁 场磁拉力的作用下继续沿着逆时针方向转过15
SRD中常用的功率变换器有不对称半桥型、双绕组型、 分裂电源型、H桥型、公共开关型、电容转储型等主电路拓 扑结构，可以采用IGBT、功率MOSFET、GTO等开关器件。 图12－2所示为开关磁阻电机中几种功率变换器主电路的拓 扑结构，图中Si代表开关器件。
第12章 开关磁阻电动机
图12－2 开关磁阻电机功率驱动主电路拓扑结构
以三相12/8极开关磁阻电动机为例，假设电机理想空载， 图12－3所示为该电机的A相绕组及其与电源的连接。图中 S1、S2为主开关管（功率器件）；VD1、VD2为续流二极管； U为直流电源。定子上属于同一相的4个线圈并联组成一相 绕组。
第12章 开关磁阻电动机
图12－3 开关磁阻电动机的工作原理图
第12章 开关磁阻电动机
设当A相磁极轴线OA与转子齿轴线Oa为图12－3所示位 置时，主开关管S1、S2导通，A相绕组通电，电动机内建立起 以OA为轴线的径向磁场，磁力线沿定子极、气隙、转子齿、 转子轭、转子齿、气隙、定子轭路径闭合。通过气隙的磁力 线是弯曲的，此时磁路的磁阻大于定子极与转子齿轴线重合 时的磁阻，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，转子齿的轴 线Oa向定子A相磁极轴线OA趋近。当OA和Oa轴线重合时， 转子已达到平衡位置，即当A相定子极与转子齿对齐的同时， 切向磁拉力消失。此时关断A相开关管S1、S2，开通B相开关 管，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，电机内磁场沿顺时针方向转过30°，而转子在磁 场磁拉力的作用下继续沿着逆时针方向转过15
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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。
一、开关磁阻电机（Switched Reluctance Motor)
1. 结构特点
S1
A
1 定子和转子均为凸极 结构；
磁阻电动机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，利用磁引力拉动转子 旋转。
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是连接在一起的，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、B、C相线圈仅为后面分析磁路带来方便，并不是连接三相交流电。
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，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；把转子启动前的转角定为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逆时针转动；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。
转速的计算
设：定子绕组为m相，定子齿数 Ns=2m，转子齿数为Nr。
当定子绕组轮流通电一次时，转子转过一个转子齿距。这 样定子需轮流通电 Nr次转子才转过一周，故电机转速 n(r/min)与相绕组电压的开关频率 fph之间的关系为
A-A’ 通电 ⃗ 1-1‘ 与A-A’重合 B-B’ 通电 ⃗ 2-2‘ 与B-B’重合 C-C’ 通电 ⃗ 3-3‘ 与C-C’重合 D-D’ 通电 ⃗ 1-1‘ 与D-D’重合
依次给A-B-C-D绕组通电，转 子逆励磁顺序方向连续旋转
电机原理演示
下面通过一个开关磁阻电动机原理模型来介绍工作原理。
B
D'
2 定子上空间相对的两
VD1
1
3'
个极上的线圈串联或
并联构成一相绕组
Es
C
2
2' C '
3 定子集中绕阻、绕组
VD2
3
1'
为单方向通电
D
B'
4 转子上无绕组
S2
A'
5 最常见的组合为6/4
极，8/6极或12/8极。
2.1.2 运行原理：磁阻最小原理
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
从此，世界上大批学者投入到SR电机的研究领域。
到日前为止，在SRD系统的开发研制方面，英国一直处于国际领先 地位。除英国外，美国、中国、加拿大、印度、韩国等国家也都开 展了SRD系统的研究工作。
通过20多年的研究和改进，SRD的性能不断提高，目前已能在数百 瓦到数百千瓦的功率范围内使其性能不低于其他形式的电机。
开关磁阻电 机
开关磁阻电机发展历史
开关磁阻电机的最早文献却可追溯到1838年，英格兰学者Davidson 制造了一台用以推动蓄电池机车的驱动系统。
70年代左右，英国Leeds大学步进电机和磁阻电机研究小组首创了 一台现代开关磁阻电机的雏形。
1980年，Lawrenson及其同事在ICEM会议上，发表著名论文“开 关磁阻调速电动机”，系统地介绍了他们的工作成果，阐述了SR电 机的原理及设计特点，在国际上奠定了现代SR电机的地位，这也标 志着SRD正式得到国际认证。
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。
在转子转到60度前切断B相电源在60度时接通C相电源，磁通从最近的转子 齿极通过转子铁芯，见下左图。转子继续转动，中间图是转子转到70度的 图，右面图是转到80度的图，磁力一直牵引转子转到90度为止。
当转子转到90度前切断C相电源，转子在90度的状态与前面0度开始时一样，重 复前面过程，接通A相电源，转子继续转动，这样不停的重复下去，转子就会不 停的旋转。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。
2.1 SRD传动系统 2.1.1 SRD传动
负载
控制信号
电流检测 位置检测 控制器
2.1.1 SRD传动系统的组成
SR电动机定、转子实际结构
SR电动机定、转子实际结构
工作机理
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。
向线圈供电的开关是用开关晶体管进行的，下面就是三相线圈与开关晶体管 的连接示意图，BG1、BG2、BG3是三个开关晶体管，分别控制三相线圈A、 B、C的电流通断，三极管旁边并联的二极管是用来续流的。
由于电机靠磁阻工作，跟磁通方向无关，即跟电流方向无关，故在上面运行图中没有 标明磁力线的方向。 A、B、C各相线圈轮流通电视乎简单，实际情况要复杂些，线圈切断电源后产生的自 感电流不会立即消失，要提前关断电源进行续流；为加大力矩相邻相线圈有电流的时 间会有部分重合；调节电动机的转速、转矩也要调整开关时间，各相线圈开通与关断 时间与转子定子间的相对位置直接相关，故电机还装有转子位置检测装置为准时开关 各相线圈电流提供依据，何相线圈何时通断必须根据转子转到的位置与控制参数决定。
电机的定子铁芯有六个齿极， 由导磁良好的硅钢片冲制。
电机的转子铁芯有四个齿极， 由导磁良好的硅钢片冲制。
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。
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，磁阻电机转子上没 有绕组，那是靠什么力推动转子转动呢？
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。
一、开关磁阻电机（Switched Reluctance Motor)
1. 结构特点
S1
A
1 定子和转子均为凸极 结构；
磁阻电动机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，利用磁引力拉动转子 旋转。
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是连接在一起的，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、B、C相线圈仅为后面分析磁路带来方便，并不是连接三相交流电。
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，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；把转子启动前的转角定为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逆时针转动；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。
转速的计算
设：定子绕组为m相，定子齿数 Ns=2m，转子齿数为Nr。
当定子绕组轮流通电一次时，转子转过一个转子齿距。这 样定子需轮流通电 Nr次转子才转过一周，故电机转速 n(r/min)与相绕组电压的开关频率 fph之间的关系为
A-A’ 通电 ⃗ 1-1‘ 与A-A’重合 B-B’ 通电 ⃗ 2-2‘ 与B-B’重合 C-C’ 通电 ⃗ 3-3‘ 与C-C’重合 D-D’ 通电 ⃗ 1-1‘ 与D-D’重合
依次给A-B-C-D绕组通电，转 子逆励磁顺序方向连续旋转
电机原理演示
下面通过一个开关磁阻电动机原理模型来介绍工作原理。
B
D'
2 定子上空间相对的两
VD1
1
3'
个极上的线圈串联或
并联构成一相绕组
Es
C
2
2' C '
3 定子集中绕阻、绕组
VD2
3
1'
为单方向通电
D
B'
4 转子上无绕组
S2
A'
5 最常见的组合为6/4
极，8/6极或12/8极。
2.1.2 运行原理：磁阻最小原理
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
从此，世界上大批学者投入到SR电机的研究领域。
到日前为止，在SRD系统的开发研制方面，英国一直处于国际领先 地位。除英国外，美国、中国、加拿大、印度、韩国等国家也都开 展了SRD系统的研究工作。
通过20多年的研究和改进，SRD的性能不断提高，目前已能在数百 瓦到数百千瓦的功率范围内使其性能不低于其他形式的电机。
开关磁阻电 机
开关磁阻电机发展历史
开关磁阻电机的最早文献却可追溯到1838年，英格兰学者Davidson 制造了一台用以推动蓄电池机车的驱动系统。
70年代左右，英国Leeds大学步进电机和磁阻电机研究小组首创了 一台现代开关磁阻电机的雏形。
1980年，Lawrenson及其同事在ICEM会议上，发表著名论文“开 关磁阻调速电动机”，系统地介绍了他们的工作成果，阐述了SR电 机的原理及设计特点，在国际上奠定了现代SR电机的地位，这也标 志着SRD正式得到国际认证。
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。
在转子转到60度前切断B相电源在60度时接通C相电源，磁通从最近的转子 齿极通过转子铁芯，见下左图。转子继续转动，中间图是转子转到70度的 图，右面图是转到80度的图，磁力一直牵引转子转到90度为止。
当转子转到90度前切断C相电源，转子在90度的状态与前面0度开始时一样，重 复前面过程，接通A相电源，转子继续转动，这样不停的重复下去，转子就会不 停的旋转。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。
2.1 SRD传动系统 2.1.1 SRD传动
负载
控制信号
电流检测 位置检测 控制器
2.1.1 SRD传动系统的组成
SR电动机定、转子实际结构
SR电动机定、转子实际结构
工作机理
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。
向线圈供电的开关是用开关晶体管进行的，下面就是三相线圈与开关晶体管 的连接示意图，BG1、BG2、BG3是三个开关晶体管，分别控制三相线圈A、 B、C的电流通断，三极管旁边并联的二极管是用来续流的。
由于电机靠磁阻工作，跟磁通方向无关，即跟电流方向无关，故在上面运行图中没有 标明磁力线的方向。 A、B、C各相线圈轮流通电视乎简单，实际情况要复杂些，线圈切断电源后产生的自 感电流不会立即消失，要提前关断电源进行续流；为加大力矩相邻相线圈有电流的时 间会有部分重合；调节电动机的转速、转矩也要调整开关时间，各相线圈开通与关断 时间与转子定子间的相对位置直接相关，故电机还装有转子位置检测装置为准时开关 各相线圈电流提供依据，何相线圈何时通断必须根据转子转到的位置与控制参数决定。
电机的定子铁芯有六个齿极， 由导磁良好的硅钢片冲制。
电机的转子铁芯有四个齿极， 由导磁良好的硅钢片冲制。
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。
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，磁阻电机转子上没 有绕组，那是靠什么力推动转子转动呢？