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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开关磁阻电机使用说明书(5.0)
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第 9 章 故障与排除 .................................................. 41 第 10 章 维护与售后服务 ............................................. 43
10.1 维护 .............................................................. 43 10.2 易损件更换 ........................................................ 44 10.3 存贮 .............................................................. 44 10.4 保修 .............................................................. 44
该调速系统特别适用于以下特殊场合： ——需宽调速范围，低速长时间运行的场合 ——转速要求高于 3000r/min 以上的场合 ——频繁正反转，频繁起停的场合 ——要求低起动电流，大起动转矩的场合，如牵引运输车辆的驱动 ——负载变化很大的场合 , 轻载运行时 , 具有很高的效率
开关磁阻电动机及控制器是一体化产品，既不能用开关磁阻电动机控制器驱动其他类型的电动 机，也不能用其它类型的控制器驱动开关磁阻电动机，更不能用直流或交流电源直接驱动开关磁阻电动 机。
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。
maxwell软件- 开关磁阻电机
15 开关磁阻电机本章我们将简化RMxprt 一些基本操作的介绍，以便介绍一些更高级的使用。
有关RMxprt 基本操作的详细介绍请参考第一部分的章节。
15.1基本理论开关磁阻电机的定子和转子均为凸极结构，通常定子的极对数大于转子的极对数。
定子磁极上有多相集中绕组，转子上无绕组。
当定子上某（些）绕组通电时，由于磁阻的差异，转子将受到力矩的作用，转子磁极向与定子磁极对齐（磁阻最小）的位置转动，以使定子绕组获得最大的磁链。
绕组的相数是定子极数与定、转子极数的最小公约数之比。
在开关磁阻电动机(SRM)中，定子和转子的极数不同，转子上设有位置传感器，定子电流严格地根据转子的位置换向。
转子的位置信号通过位置传感器获得。
定子绕组按顺序触发，一般情况下当一相绕组电流关断或快要关断时，下一相绕组被触发。
因此可以忽略两相绕组间的相互影响。
一相的电压方程为： t i i R u u S T d ),(d θψ++= (15.1)式中u T 表示晶体管或二极管的压降，R S 表示定子绕组电阻。
Ψ (θ, i )表示转子在θ位置，绕组电流为i 时绕组的磁链，如图15.1所示，当转子槽的中心与绕组轴线对齐时转子的位置为0。
图 15.1 Ψ (θ， i)令)(),(),(θθθθL i i i i L =ψ≈∂ψ∂= (15.2))(),(θθθθθG L i i 1G =∂∂≈∂ψ∂=(15.3)得出 i G i L i R u u e S T ωθ+++=p(15.4)式中ωe 表示转速，用电角度表示，微分算子为： t d dp = (15.5)瞬时电磁转矩t 2为：22Gi 21t = (15.6) 输入电功率可由电压和电流获得：⎰=T 1t ui T 1P 0d (15.7)输出的机械功率为：)(Fe t Cua fw 12P P P P P P +++-= (15.8) 式中P fw ，P Cua ，P t 和P Fe 分别表示摩擦和风损耗、电枢铜损耗、晶体管/二极管压降损耗和铁心损耗。
开关磁阻电机的工作原理
开关磁阻电机的工作原理开关磁阻电机是一种常见的电机类型，它基于磁阻效应来实现电机转动。
下面将详细介绍开关磁阻电机的工作原理。
一、磁阻效应简介磁阻效应是指材料在外磁场作用下，磁通量通过材料时会引起材料内部磁场的变化。
根据材料的磁导率和磁场的变化情况，磁阻效应可分为正磁阻效应和负磁阻效应。
正磁阻效应是指在磁场作用下，磁通量增加时，材料的磁导率减小；负磁阻效应则相反，磁通量增加时，材料的磁导率增大。
二、磁阻电机的基本结构开关磁阻电机由转子、定子、磁阻切换器和电源组成。
其中，转子是电机的旋转部分，定子是电机的固定部分，磁阻切换器用于切换磁通的路径，电源提供电流给电机。
三、工作原理1. 初始状态：在电机初始状态下，磁阻切换器将磁通量导向转子的一个极性，使得转子与定子之间存在磁阻。
2. 通电启动：当电源给电机提供电流时，电流通过定子线圈，产生磁场。
此时，由于磁阻切换器的作用，磁通量无法直接通过转子，导致转子受到磁阻的阻碍，无法自由转动。
3. 磁阻切换：在转子受到磁阻的阻碍时，磁阻切换器会切换磁通的路径，使得磁通量可以通过转子。
通过切换，磁通量的路径发生变化，从而改变了转子所受到的磁阻大小。
4. 磁阻变化：磁阻切换后，转子所受到的磁阻发生变化，转子受到的力矩也随之改变。
根据磁阻效应的原理，当转子在磁阻变化的作用下，会趋向于转到较小磁阻路径的方向运动。
5. 转动运行：当转子受到磁阻的作用，趋向于转到较小磁阻路径的方向运动时，电机开始转动。
转子的转动会继续改变磁阻切换器的状态，从而引起磁通量的改变，进一步推动转子的转动。
这样就实现了电能向机械能的转换，使得电机正常运行。
四、优势和应用开关磁阻电机具有以下优势：1. 结构简单：相比传统的电机结构，开关磁阻电机的结构较为简单，减少了动力传输的损耗。
2. 超低速驱动：开关磁阻电机具有较好的低速性能，在一些特殊应用中具有优势。
3. 节能环保：开关磁阻电机的能效较高，能够有效节约能源和减少环境污染。
简述开关磁阻电机绝缘故障判别过程
简述开关磁阻电机绝缘故障判别过程
开关磁阻电机绝缘故障判别过程，是对开关磁阻电机绝缘状况的诊断流程，经过此过
程可以确定电机的绝缘情况是否达到规定要求。
通常过程如下：
（1）首先，检查开关磁阻电机的外观，如表面是否有无故破损；
（2）检查电机的连接方式，根据使用说明确定电机的相序；
（3）检测每个相的基准电阻和相间电阻，以确定电机的绝缘情况是否正常；
（4）将检测极点量电容等施加到每个相，确定电机在工作状态下是否存在漏电及漏
磁等异常情况；
（5）采用高电压测试，给电机施加高电压，量测电机的绝缘水平，判定电机绝缘的
可靠性；
（6）给电机接上电源，执行绝缘断续电流和时间测试等，检查电机的绝缘是否稳定；
（7）实施放线实验，测量每个相之间存在的电压。
以上就是开关磁阻电机绝缘故障判别过程的全过程描述，只有通过上述各项检测，才
能确定电机绝缘是否健康，否则将无法保障其用电安全。
将这套检测流程细化，有效及时
诊断出电机故障状态，有助于开关磁阻电机的正常使用。
开关磁阻电机控制原理
开关磁阻电机控制原理首先，让我们来了解SRM的工作原理。
SRM由铁心、定子和转子组成，其中定子是由若干个相间的线圈组成，而转子则是由多个齿隙组成。
当施加电流到定子线圈时，线圈产生磁场并吸引转子上的磁极，使得转子转动。
与其他类型的电机相比，SRM没有永磁体，因此其转子结构更简单。
1. 电流控制（Current Control）：SRM的电流控制是通过施加电流来控制电机的转矩和速度。
首先需要测量电机的位置和速度，以便根据实际情况调整电流。
通常使用位置传感器（如霍尔传感器）来测量转子位置，然后通过计算得到电机的速度。
基于这些测量结果，控制器可以确定如何调整电流的大小和方向，以实现所需的转矩和速度。
在电流控制过程中，还需要考虑到电机的特性和限制。
例如，如果电流过大，可能会导致电机过热或损坏。
因此，控制器需要根据电机的额定电流和温度来限制电流的大小。
此外，还需要考虑到电机的响应时间，以确保电流调整的快速性和准确性。
2. 位置控制（Position Control）：SRM的位置控制是用于确定和保持转子的精确位置。
在SRM中，转子的位置是由电流和磁场之间的相对位置决定的。
通常使用位置传感器（如霍尔传感器或编码器）来测量转子位置，并将这些位置信息传递给控制器。
控制器使用这些位置信息来调整电流的大小和方向，以将转子移动到所需的位置。
在位置控制过程中，控制器需要根据转子的位置误差来决定调整电流的方向和大小。
通常使用位置反馈控制算法（如PID控制）来实现这一目标。
控制器将位置误差和其他参数（如转子惯性、负载和电机特性）纳入考虑，并根据算法的要求来调整电流。
在实际应用中，位置控制通常需要考虑到转子位置的精确性以及抗干扰和鲁棒性等问题。
总结起来，开关磁阻电机的控制原理主要包括电流控制和位置控制两个方面。
电流控制用于调整电机的转矩和速度，而位置控制用于确定和保持转子的精确位置。
控制器根据电机的特性和限制，使用合适的控制算法来实现所需的控制效果。
开关磁阻电机的结构
开关磁阻电机的结构开关磁阻电机是一种特殊电动机，它的结构相对简单，但性能出色，用于许多领域，特别是在汽车电动助力系统中。
下面是开关磁阻电机的结构及相关参考内容。
1. 结构概述开关磁阻电机主要由转轴、转子、固定子、定子、绕组、永磁装置和控制系统等组成。
2. 转轴转轴是开关磁阻电机旋转的部分，通常由高强度材料制成，以承受转子的负载和旋转惯性。
3. 转子转子是开关磁阻电机中负责产生磁场的部分。
在开关磁阻电机中，转子是一个金属圆柱体，上面安装有一系列的磁铁。
这些磁铁被称为极对，它们的极性可以通过控制系统改变。
4. 固定子和定子固定子是开关磁阻电机中负责产生磁场的部分。
固定子由一系列磁体组成，安装在电机的外部。
定子是固定子的支架，将固定子固定在适当的位置。
5. 绕组绕组是开关磁阻电机中负责通电的部分。
它通常由一系列的线圈组成，线圈被绕在转子和固定子上。
绕组通电时，通过连接到电源的控制系统，会在绕组中产生电流。
6. 永磁装置永磁装置通过提供一个恒定的磁场来辅助电机的运行。
它由一系列的永磁体组成，这些永磁体通常安装在转子上。
7. 控制系统控制系统是开关磁阻电机中关键的部分。
它通过控制绕组中的电流和转子上的磁极，来实现电机的启动、停止和调速等功能。
控制系统通常由微处理器控制，能够实时监测电机运行状态，并根据需要进行调整。
参考内容：- S. Yilmaz, "Switched reluctance motor drives: magnetic design, control and faults diagnosis," IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 61, no. 11, pp. 6544-6555, Nov. 2014.- F. J. T. E. Ferreira, "Switched reluctance motors," in Handbookof Automotive Power Electronics and Motor Drives, Ed. Marcel Dekker, Inc., pp. 827-843, 2005.- A. Salminen, "Model-based design and powertrains: a case studyin switched reluctance motors," in Proceedings of the 2006 American Control Conference, Minneapolis, MN, USA, pp. 3086-3091, Jun. 2006.- M. B. Ebrahimi, "Optimal design of switched reluctance motor drives systems considering the effects of PWM selectivity and bus voltage modulation," IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 20, no. 4, pp. 807-820, Jul. 2005.- H. Guo, "The finite element analysis method of switched reluctance motor design," in Proceedings of the 2011 InternationalConference on Electronic & Mechanical Engineering and Information Technology, Harbin, China, Aug. 2011.。
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开关磁阻电机 Switched Reluctance Drive system, SRD
开关磁阻电机驱动系统(Switched Reluctance Drive system, SRD)具有一些很有特色的优点:电机结构简单、坚固、维护方便甚至免维护，起动及低速时转矩大、电流小;高速恒功率区范围宽、性能好，在宽广转速和功率范围内都具有高输出和高效率而且有很好的容错能力。这使得SR电机驱动系统在家用电器、通用工业、伺服与调速系统、牵引电机、高转速电机、航空航天等领域得到广泛应用。 SR电机是一种机电能量转换装臵。根据可逆原理，SR电机和传统电机一样，它既可将电能转换为机械能——电动运行，在这方面的理论趋于成熟;也可将机械能转换为电能——发电运行，其内部的能量转换关系不能简单看成是SR电动机的逆过程。 开关磁阻电机的发展概况和发展趋势 “开关磁阻电机(Switched reluctance motor)”一词源见于美国学者S.A.Nasarl969年所撰论文，它描述了这种电机的两个基本特征：①开关性——电机必须工作在一种连续的开关模式，这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——它是真正的磁阻电机，定、转子具有可变磁阻磁路，更确切地说，是一种双凸极电机。开关磁阻电机的概念实际非常久远，可以追溯到19世纪称为“电磁发动机”的发明，这也是现代步进电机的先驱。在美国，这种电机常常被称为“可变磁阻电机(variable reluctance motor, VR电机)”一词, 但是VR电机也是步进电机的一种形式，容易引起混淆。有时人们也用“无刷磁阻电机(Brushless reluctance motor)”一词，以强调这种电机的无刷性。“电子换向磁阻电机(Electronically commutated reluctance motor)”一词也曾采用，从工作原理来看，甚至比“开关磁阻”的说法更准确—些，但也容易与电子换向的水磁直流电机相混淆。毫无疑问，正是由于英国P．J．Lawrenson教授及其同事们的杰出贡献，赋予了现代SR电机新的意义，开关磁阻电机一词也因此逐渐为人们所接受和采用。 从电机结构和运行原理上看，SR电机与大步距角的反应式步进电机十分相似，因此有人将SR电机看成是一种高速大步距角的步进电机。但事实上，两者是有本质差别的，这种差别体现在电机设计、控制方法、性能特性和应用场合等方面，见表11-1。 表11-1 开关磁阻电机与开关步进电机的比较 SR电机 VR步进电机 利用转于位臵反馈信号运行于自同步状态，相绕组电流导通时刻与转子位臵有严格的对应关系。多用于功率驱动系统，对效率指标要求很高，功率等级至少可达到数百千瓦。甚至数千千瓦，并可运行于发电状态 工作于开环状态，无转子位臵反馈。多用于伺服控制系统，对步距精度要求很高，对效率指标要求不严格，只作电动状态运行
可控参数多，既可调节开关管的开通角和关断角，也可采用调压或限流斩波控制 一般只通过调节电源步进脉冲的频率来调节转速 开关磁阻电机也可视为一种反应式同步磁阻电机，但它与常规的反应式同步磁阻电机有许多个同之处，见表11-2 表11-2 开关磁阻电机与反应式同步磁阻电机比较 SR电机 反应式同步磁阻电机 定、转了均为双凸极结构 定子为齿、槽均匀分布的光滑内腔 定子绕组是集中绕组 非正弦波电流 定子嵌有多相平衡的绕组 正弦波电流 各相磁链随转子位臵作三角波或梯形波变化． 各相自感随转子位臵作正弦变化。
开关磁阻电机的结构 The inside view of the Linear Switched Reluctance Motor
开关磁阻电机的控制方式 1.1开关磁阻电机驱动系统的组成
开关磁阻电机驱动系统(SRD)主要由开关磁阻电机、功率变换器、控制器和检测器四部分组成，如图1-1所示。 1.1.1开关磁阻电机 SR电机可以设计成单相、两相、三相、四相及多相等不同相数结构，且有每极单齿结构和每极多齿结构，轴向气隙、径向气隙和轴向—径向混合气隙结构，内转子和外转子结构，低于三相的SR电机一般没有自起动能力。相数多，有利于减小转矩波动，但导致结构复杂、主开关器件多、成本增高。目前应用较多的是二相6／4极结构和四相8／6极结构。下表为常见SR电机定、转子极数组合方案。
三相开关磁阻电机 1.1.2控制器和位量检测器 控制器综合处理位臵检测器、电流检测器提供的电机转子位臵、速度和电流等反馈信息及外部输人的指令，实现SR电机运行状态的控制，是SRD的指挥中枢。控制器一般由单片机及外围接口电路等组成。在SRD中，要求控制器具有下述性能： (1)电流斩波控制; (2)角度位臵控制; (3)起动、制动、停车及四象限运行; (4)速度调节。 位臵传感器向控制器提供转子位臵及速度等信号，使控制器能正确地决定绕组的导通和关断时刻。通常采用光电器件、霍耳元件或电磁线圈法进行位臵检测，采用无位臵传感器的位臵检测方法是SRD的发展方向，对降低系统成本、提高系统可靠性有重要的意义。
1.2开关磁阻电机的工作原理 开关磁阻电机的转矩是磁阻性质，其运行原理遵循“磁阻最小原理”——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，如下图所示，具体过程如下：
当A相绕组电流控制开关S1、S2闭合时，A相励磁，所产生的磁场力图使转子旋转到转子极轴线aa与定子极轴线AA的重合位臵，从而产生磁阻性质的电磁转矩。顺序给A—B—C—D相绕组通电(B、C、D各相绕组在图中未画出)，则转子便按逆时针方向连续转动起来；反之，依次给D—C—B—A相绕组通电，则转子会沿顺时针方向转动。在多相电机实际运行中，也常出现两相或两相以上绕组同时导通的情况。当q相定子绕组轮流通电一次，转子转过一个转子极距。 设每相绕组开关频率(主开关开关频率)为fPh，转子极数为Nr则SR电机的同步转速(r／min)可表示为
rphN
fn60
由于是磁阻性质的电磁转矩，SR电机的转向与相绕组的电流方向无关，仅取决于相绕组通电的顺序．这使得能够充分简化功率变换器电路。当主开关S1、S2接通时，A相绕组从直流电源U吸收电能，而当S1、S2断开时，绕组电流通过续流二极管VD1、VD2将剩余能量回馈给电源U。因此，SR电机具有能量回馈的特点，系统效率高。 对SRD的理论研究和实践证明，该系统具有明显的特点： (1)电机结构简单、坚固，制造工艺简单。成本低，转子仅由硅钢片叠压而成，可工作于极高转速；定子线圈为集中绕组，嵌放容易，端部短而牢固，工作可靠，能适用于各种恶劣、高温其至强振动环境。 (2)损耗主要产生在定子，电机易于冷却；转子无永磁体，允许有较高的温升。 (3)转矩方向与相电流方向无关，从而可减少功率变换器的开关器件数，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，无异步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，易于实现各种待殊要求的转矩——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。 相数 Single-Phase Motor These are the simplest SR motors with fewest connections between machine and electronics. The disadvantages lie in very high torque ripple and inability to start at all angular positions. Maybe attractive for very high speed applications, but starting problems may preclude their use. Two-Phase Motor Problems of starting compared with single phase machines can be overcome by stepping the air-gap, or providing asymmetry in the rotor poles. This machine may be of interest where the cost of winding connections is important, but again high torque ripple may be detrimental.
Three-Phase Motor Offers simplest solution to starting and torque ripple without resorting to high numbers of phases. Hence has been the most popular topology in its 6/4 form. Alternative 3-phase machines with doubled-up pole numbers can offer a better solution for lower speed applications. But again watch-out for torque ripple especially in the voltage control single-pulse operating mode. Four-Phase Motor Maybe popular for reducing torque ripple further, but the large number of power devices and connections will probably limit four phase to a limited application field. Five- and six-phase motors can offer better torque ripple reduction compared with four-phase and three-phase.