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特殊的电动机，它利用磁阻效应来实现转动。相比于传统的电动机，开关磁阻电机具有结构简单、功率密度高、电源利用率高等优点。
开关磁阻电机的工作原理是通过改变电磁线圈的电流路径，从而改变转子上的磁阻效应。电磁线圈由一系列电感器组成，每个电感器都有一个控制开关与之相连。当电流通过电磁线圈时，电感器的控制开关会根据控制信号的变化开关状态。
开关磁阻电机的转子由多个磁阻杆组成，每个磁阻杆都有一个磁性材料制成，并具有交替的南北极性。当电流通过电磁线圈时，根据控制开关的状态，某些磁阻杆会被磁化，而其他磁阻杆则被磁场排斥。这个磁阻力的不对称使得转子开始旋转。
为了保持转子的连续旋转，开关磁阻电机需要不断地改变电流路径和控制开关的状态。这通常通过电子控制单元（ECU）来实现，ECU会根据传感器的反馈信号来控制电流路径和控制
开关的状态。
总的来说，开关磁阻电机利用磁阻效应和控制开关来实现转动，通过不断地改变电流路径和控制开关的状态，使得磁阻力的不对称推动转子旋转。这种电机具有结构简单、功率密度高等优点，广泛应用于汽车和家电等领域。
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。 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。 构造原理 双凸极构造
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
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。
开关磁阻电机工作原理及其驱动系统
开关磁阻电机工作原理及其驱动系统 开关磁阻电机 Switched Reluctance Drivesystem, 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置。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。
开关磁阻电机组成-概念解析以及定义
开关磁阻电机组成-概述说明以及解释 1.引言 1.1 概述 开关磁阻电机是一种新型的电机，它利用磁阻效应来实现能量转换。相比传统电机，它具有结构简单、体积小、效率高的优点，因此在各种领域都有着广泛的应用前景。本文将对开关磁阻电机的原理、组成部分、工作特点以及未来发展前景进行深入探讨，旨在帮助读者全面了解这一新型电机的优势和应用领域，以及对未来的展望。1.1 概述部分的内容 1.2 文章结构 文章结构部分介绍了整篇文章的框架和组织方式。首先，我们会简要介绍每个章节的内容，包括引言、正文和结论部分。然后，我们会详细说明每个章节的具体内容和重点，以便读者了解文章的整体结构和主要讨论内容。最后，我们会强调本文的目的和意义，引导读者对整篇文章有一个清晰的认识。通过文章结构部分的介绍，读者可以更好地把握整篇文章的主旨和重点内容，有助于他们更好地理解和消化文章所述的知识。 1.3 目的 本文旨在深入探讨开关磁阻电机的组成和工作原理，以便读者对其有更全面的了解。通过对开关磁阻电机的结构和工作特点进行介绍，读者可以更好地理解其在工程和科技领域的应用。同时，本文也旨在总结开关磁
阻电机的优势，并展望其在未来的发展前景，为读者提供关于这一领域的前沿信息和未来发展趋势。希望本文能够为读者提供有益的知识，让他们对开关磁阻电机有更深入的了解和认识。 2.正文 2.1 开关磁阻电机的原理 开关磁阻电机的原理是基于磁通分配原理。当电机的定子和转子上的绕组通电时，产生的磁场会使铁心中的磁通分布发生变化。在转子位置发生变化时，会引起定子和转子之间的相对运动，从而产生电动势和电流，从而驱动转子转动。 开关磁阻电机利用磁阻效应来调节电机转子位置，从而实现电机的正反转和调速。它通过在绕组中引入开关电源，改变磁通的路径，使得磁阻产生变化，从而控制转子的位置和速度。 在开关磁阻电机中，通过精确控制磁阻，可以实现高效率、快速响应的电机运行。这种原理使得开关磁阻电机具有良好的动态性能和节能特点，适用于需要快速响应和高效率的应用场景。 2.2 开关磁阻电机的组成部分 开关磁阻电机的组成部分包括以下几个主要部件： 1. 转子：开关磁阻电机的转子通常由多极磁性材料制成，其特殊的磁
开关磁阻电机驱动系统的运行原理及应用
开关磁阻电机驱动系统的运行原理及应用二 低轴阻发电机参考资料 1 引言 开关磁阻电机驱动系统SDR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,启动及低速时转矩大、电流小;高速恒功率区范围宽、性能好,在宽广转速和功率访问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置;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;本文将从SR电机电动和发电运行这两个角度阐述SR电机的运行原理; 2 电动运行原理 转矩产生原理控制器根据位置检测器检测到的定转子间相对位置信息,结合给定的运行命令正转或反转,导通相应的定子相绕组的主开关元件;对应相绕组中有电流流过,产 生磁场;磁场总是趋于“磁阻最小”而产生的磁阻性电磁转矩使转子转向“极对极”位置;当转子转到被吸引的转子磁极与定子激磁相相重合平衡位置时,电磁转矩消失;此时 控制器根据新的位置信息,在定转子即将达到平衡位置时,向功率变换器发出命令,关断 当前相的主开关元件,而导通下一相,则转子又会向下一个平衡位置转动;这样,控制器根据相应的位置信息按一定的控制逻辑连续地导通和关断相应的相绕组的主开关,就可产 生连续的同转向的电磁转矩,使转子在一定的转速下连续运行;再根据一定的控制策略控制各相绕组的通、断时刻以及绕组电流的大小,就可使系统在最隹状态下运行;
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。
开关磁阻电机
1.1开关磁阻电机 开关磁阻电机（Switched Reluctance Motor，SRM）是一种定子单边激励，定转子双凸极的磁阻式电动机，由于定子电流由变频电源供电，电动机必须在特定的连续的开关模式下工作，所以通常称为“开关磁阻电机”。它是上世纪八十年代出现的一种新型无刷电机，具有结构简单、可控参数多、控制灵活、效率高等优点，使得其在电动车驱动系统、家用电器、先进制造、矿山机械、航空航天等领域得到了广泛应用。 目前，国内对开关磁阻电机的研究主要集中在控制算法研究、噪声和振动研究、损耗分析等方面。国外对开关磁阻电机在高速燃油泵电机、高速发电机、高速起动/发电机等航空、航天方面的应用进行了大量研究，例如美国研制的250千瓦、222,24转/分航空开关磁阻起动/发电机的功率密度高达5.3kw /kg；法国研制了一台1千瓦、转轴采用复合材料的超高速运行的开关磁阻电机，其最高转速可达200,000转/分。 SRM是双凸极可变磁阻电动机，它的定子、转子的凸极均由普通硅钢片叠压而成。转子既无绕组也无永磁体，定子极上绕有几种绕组，按相数和齿极数来分，开关磁阻电机有三相6/4、12/8或四相8/6、16/12等结构。对于SR电机，转子磁场变化频率与转子齿数成正比，而转子损耗主要来自于转子磁场变化所产生磁滞损耗和涡流损耗。电机的定、转子的极数有多种不同的搭配，相数越多，步距角小，利于减小转矩脉动，但结构复杂，且主开关器件多，成本高。目前应用较多的是四相（8/6）结构，见图1-1。图中只画出了A相绕组及其供电电路。 图1-1 四相SR电动机结构图（其中的一相）
SRM 有如下优点： （1）电机结构简单、坚固，制造工艺简单，成本低，可工作于极高转速；定子线圈嵌 放容易，端部短而牢固，工作可靠，能适用于各种恶劣、高温甚至强振动环境。 （2）损耗主要产生在定子，电机易于冷却；转子无永磁体，可允许有较高的温升。 （3）转矩方向与电流方向无关，从而可最大限度简化功率变换器，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，无感应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，易于实现各种特殊要求的转矩－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。 （9）容错能力强。开关磁阻电机的容错体现在电机某一相损坏，电机照样可以运行。 当然SRM 也有其缺点，目前存在的主要缺点有： （1）采用的是磁阻式电动机，其能量转换密度低于电磁式电动机。 （2）转矩脉动较大，通常的转矩脉动典型值是 15%。由转矩脉动所导致的噪声及特 定频率下的谐振问题也较为突出。 （3）相数越多，主接线数越多。 （4）需要根据定转子的相对位置投励。 （5）必须与控制器一同使用，而不能直接接入电网作稳速运行。 2.1开关磁阻电动机调速系统 开关磁阻电动机调速系统(简称SRD)是一新型的机电一体化交流调速系统,它融新的电 动机结构——开关磁阻电动机(简称SR 电机)与现代电力电子技术、控制技术为一体,是当前国内外现代交流调速领域热门的研究课题。 SRD 主要由SRM 、功率变换器、控制器、位置检测器等四大部分构成，如图2-1所示。 功率变换器 位置检测 电流检测 SRM 控制器 机械 输出 电源速度 给定 图2-1 SRD 基本构成框图
电动车开关磁阻电机的结构和原理总结
电动车开关磁阻电机的结构 【陆地方舟电动汽车网】电动汽车开关磁阻电机的基本组成部件有转子、定子和电子开关，如图所示。 开关磁阻电机的构成 (1)转子 开关磁阻电机的转子由导磁性能良好的硅钢片叠压而成，转子的凸极上无绕组。开关磁阻电机转子的作用是构成定子磁场磁通路，并在磁场力的作用下转动，产生电磁转矩。转子的凸极个数为偶数。实际应用的开关磁阻电机的转子凸极最少有4个（2对），最多有16个（8对）。 (2)定子 电动汽车开关磁阻电机的定子铁心也是由硅钢片叠压而成的，成对的凸极上绕有两个互相串联的绕组。定子的作用是定子绕组按顺序通电，产生的电磁力牵引转子转动。定子凸极的个数也是偶数，最少的有6个，最多的有18个。 定子和转子的极数组合见表，目前应用较多的四相8/6极结构和三相6/4极结构。 电动汽车开关磁阻电机的极数组合 电动汽车开关磁阻电机的原理 与其他类型的电机相比，开关磁阻电机的结构和工作原理都有很大的不同。 开关磁阻电机的定子和转子均为双凸极结构，依据磁路磁阻最小原理产生电磁转矩，使转子转动。 开关磁阻电机的定子双凸极上绕有集中绕组，转子凸极上没有绕组。其电磁转矩产生如图所示。 图中仅画出其中一相绕组（A相）的连接情况。当定子、转子凸极正对时，磁阻最小；
当定子、转子凸极完全错开时，磁阻最大。当B相绕组施加电流时，由于磁通总是选择磁阻最小的路径闭合，为减少磁路的磁阻，转子将顺时针旋转，直到转子凸极2与定子凸极B 的轴线重合。 四相8/6极开关磁阻电机 当各电子开关依次控制A、B、C、D四个定子绕组通电时，转子就会不断受电磁力的作用而持续转动。如果定子绕组按D-A-B-C的顺序通电，则转子就会逆着励磁顺序以逆时针方向连续旋转。反之，若按B-A-D-C的顺序通电，则电机转子就会沿顺时针方向转动。 根据定子、转子凸极对数的配比，开关磁阻电机可以设计成不同的结构，如图所示。 开关磁阻电机的不同凸极配比
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，此时磁路的磁导小于定、转子磁极轴线重合时的磁导，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，转子磁极的轴线O1向定子A相磁极轴线OA趋近。当OA和O1轴线重合时，转子己达到平衡位置，即当A相定、转子极对极时，切向磁拉力消失。此时打开A相开关S1, S2，合上B相开关，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，电动机内磁场沿顺时针方向转过300，转子在磁场磁拉力的作用下继续沿着逆时针方向转过15,。依此类推，定子绕组A-B-C三相轮流通电一次，转子逆时针转动了一个转子极距Tr(T.=2π/N,)，对于三相12/8极开关磁阻电机，45，定子磁极产生的磁场轴线则顺时针移动了3×30'=90'空间角。可T=3600/8=o 见，连续不断地按A-B-C-A的顺序分别给定子各相绕组通电，电动机内磁场轴线沿A-B-C-A的方向不断移动，转子沿A-C-B-A的方向逆时针旋转。如果按 A-C-B-A的顺序给定子各相绕组轮流通电，则磁场沿着A-C-B-A的方向转动，转子则沿着与之相反的A-B-C-A方向顺时针旋转。 二、开关磁阻电机的控制原理 传统的PID控制一方面参数的整定没有实现自动化，另一方面这种控制必须精确地确定对象模型。而开关磁阻电动机( SRM) 得不到精确的数学模型, 控制参数变化和非线性, 使得固定参数的PID 控制不能使开关磁阻电动机控制系统在各种工况下保持设计时的性能指标。
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/a919198239.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。
开关磁阻电机发展概况
开关磁阻电机发展概况 1 发展简介 开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor, SRM)最早可以追溯到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雏形。到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。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。下表是当时对几种常用变速传动系统各项主要经济指标所作的比较。成本 1.0 1.5 1.0 美国、加拿大、南斯拉夫、埃及等国家也都开展了SRD系统的研制工作。在国外的应用中，SRD一般用于牵引中，例如电瓶车和电动汽车。同时高速性能是SRD的一个特长的方向。据报道，美国为空间技术研制了一个25000r/min、90kW的高速SRD样机。我国大约在1985年才开始对SRD系统进行研究。SRD系统的研究已被列入我国中、小型电机“八五”、“九五”和“十五”科研规划项目。华中科技大学开关
磁阻电机课题组在“九五”项目中研制出使用SRD的纯电动轿车，在“十五”项目中将SRD应用到混合动力城市公交车，均取得了较好的运行效果。纺织机械研究所将SRD应用于毛巾印花机、卷布机，煤矿牵引及电动车辆等，取得了显著的经济效益。 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。 2 SRD系统的特点 SR电机系统具有一些很有特色的优点: (1)电机结构简单、坚固、制造工艺简单，成本低，可工作于极高转速;定子线圈嵌放容易，端部尺寸短而牢固。工作可靠，能适用于各种恶劣、高温甚至强振动环境;
第二章开关磁阻电机及其调速系统
第二章开关磁阻电机及其调速系统 2.1 开关磁阻电机的发展概况 磁阻式电机诞生于160年前，一直被认为是一种性能不高的电机。然而通过近20年的研究与改进，使磁阻式电机的性能不断提高，目前已能在较大功率范围内不低于其它型式的电机[9]。 70年代初，美国福特电动机（Ford Motor）公司研制出最早的开关磁阻电机调速系统。其结构为轴向气隙电动机、晶闸管功率电路，具有电动机和发电机运行状态和较宽范围调速的能力，特别适用于蓄电池供电的电动车辆的传动。 70年代中期，英国里兹（Leeds）大学和诺丁汉（Nottingham）大学，共同研制以电动车辆为目标的开关磁阻电机调速系统。样机容量从10W至50KW，转速从750 r/min至10000 r/min，其系统效率和电机利用系数等主要指标达到或超过了传统传动系统。该产品的出现，在电气传动界引起了不小的反响。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使用的一些变速传动系统。 近年来，国内外已有众多高校、研究所和企业投入了开关磁阻电机调速系统的研究、开发和制造工作。至今已推出了不同性能、不同用途的几十个系列的产品，应用于纺织、冶金、机械、汽车等行业中。 目前，在汽车行业意大利FIAT公司研制的电动车和中国第二汽车制造厂研制的电动客车都采用了开关磁阻电机。SRM是没有任何形式的转子线圈和永久磁铁的无刷电动机，它的定子磁极和转子磁极都是凸的。由于SRM具有集中的定子绕组和脉冲电流，其功率变换器可以采用更可靠的电路拓扑形式。SRM具有简单可靠、在较宽转速和转矩范围内高效运行、控制灵活、可四象限运行、响应速度快、成本较低等优点，这是其它调速系统难以比拟的，作为具有潜力的电动车电气驱动系统日益受到重视。然而目前SRM还存在转矩波动大、噪声大、需要位置检测器、系统非线性等缺点，所以，它的广泛应用还受到限制。 2.2 开关磁阻电机的基本结构与特点 开关磁阻电机为定、转子双凸极可变磁阻电机。其定、转子铁心均由硅钢片
不用永磁体的电机的原理
不用永磁体的电机的原理 电机是将电能转化为机械能的装置，广泛应用于各个领域。传统的电机通常使用永磁体作为励磁源，但随着永磁体稀缺资源的逐渐减少和环境保护意识的增强，研究和开发不用永磁体的电机成为了当前的热点之一。本文将介绍几种不用永磁体的电机原理。 一、感应电机原理 感应电机是一种常见的不用永磁体的电机。感应电机的原理基于法拉第电磁感应定律，当感应电机的定子绕组中通有交流电时，会产生交变磁场。由于磁场的变化，转子中的导体会感应出电动势，从而产生电流。电流在转子中形成磁场，与定子磁场相互作用，产生力矩，推动转子运动。 感应电机的优点是结构简单、制造成本低廉、可靠性高。但由于感应电机的励磁需要外部电源供电，功率因数较低，效率相对较低。 二、同步电机原理 同步电机是另一种不用永磁体的电机。同步电机的原理是通过外部的交流电源提供励磁电流，使转子磁场与定子磁场同步旋转。当转子速度与磁场旋转速度同步时，转子会受到磁场力矩的作用，产生转矩输出。
同步电机的优点是效率高、功率因数高、运行平稳。但同步电机需要外部电源供电，且对电源的电压和频率要求较高。 三、开关磁阻电机原理 开关磁阻电机是一种新型的不用永磁体的电机。开关磁阻电机的原理是通过改变定子绕组的通电顺序，控制磁场的方向和大小。在每个磁极的两侧设置磁阻元件，通过改变磁阻元件的导磁性能，控制磁场的产生和消失。当电流通过绕组时，磁场在定子中形成，与转子中的磁场相互作用，产生转矩。 开关磁阻电机的优点是结构简单、效率高、响应速度快、控制精度高。但开关磁阻电机的磁阻元件需要高频开关控制，对电路和控制系统的要求较高。 不用永磁体的电机的原理有感应电机原理、同步电机原理和开关磁阻电机原理。这些电机虽然不使用永磁体作为励磁源，但仍能有效地将电能转化为机械能，具有一定的应用前景。随着科技的进步和研究的深入，相信不用永磁体的电机将会有更广阔的发展空间，为社会的可持续发展做出贡献。
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。 开关磁阻电机的应用非常广泛，例如： 1. 家电领域：开关磁阻电机可以用于洗衣机、冰箱、空调等家电产
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。