开关磁阻电动机
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能够快速启停和反转的电动机，它的工作原理基于磁阻的变化。
下面是开关磁阻电机的工作原理的详细解释：
1. 结构：开关磁阻电机由定子和转子组成。
定子上有多个绕组，每个绕组之间通过磁阻作为连接。
转子上也有绕组，与定子的绕组相连。
2. 动作原理：当电流通过定子的绕组时，会在绕组中产生一个磁场。
当转子中的绕组与定子绕组的磁场相互作用时，转子会受到一个力矩的作用，使其转动。
3. 磁场调节：开关磁阻电机通过改变传感器绕组中的电流方向来改变磁场的方向。
改变磁场的方向可以改变转子所受到的力矩的方向，从而实现电机的启动、停止和反转。
4. 工作过程：当需要启动电机时，通过改变传感器绕组中的电流方向，改变磁场的方向，使转子受到力矩的作用开始转动。
当需要停止电机时，改变电流方向，使磁场的方向与转动方向相反，转子受到的力矩变为阻碍转动的力矩，从而停止电机的转动。
当需要反转电机时，改变电流方向，使磁场的方向与原来相反，从而改变转子受到的力矩方向，使电机反向转动。
总之，开关磁阻电机的工作原理是通过改变磁场的方向来实现电机的启动、停止和反转，从而能够快速调节和控制电机的运转状态。
开关磁阻电动机的特点
开关磁阻电动机（Switched Reluctance Motor，SRM）是一种特殊类型的电动机，具有以下几个主要特点：
结构简单：开关磁阻电动机由定子和转子组成，没有传统电机中的永磁体或励磁线圈。
因此，相对于其他类型的电动机，SRM的结构更加简单，易于制造和维护。
高效率：由于没有永磁体和励磁线圈，开关磁阻电动机在电磁能量转换过程中减少了能量损耗，因此具有相对较高的效率。
这使得SRM在能源节约和环保方面具有优势。
高转矩密度：开关磁阻电动机的转子和定子设计使得其具有较高的转矩密度。
转子由多个极对组成，通过适时切换相应的定子绕组来实现转子运动。
这使得SRM能够在相对较小的体积中产生较大的转矩。
调速范围广：开关磁阻电动机的转速范围相对较广，可以适应不同负载和工作条件下的转速要求。
通过控制电源电压和频率，可以实现广泛的调速范围。
高可靠性和耐久性：由于开关磁阻电动机没有永磁体和励磁线圈，因此不会受到永磁体衰减或励磁线圈烧毁等问题的影响。
这使得SRM具有较高的可靠性和耐久性，适用于长时间运行和恶劣工作环境。
需要注意的是，开关磁阻电动机也存在一些挑战，如电磁噪音、振动和电磁干扰等问题。
同时，SRM的控制算法和系统复杂性也是需要考虑的因素。
因此，在选择和应用开关磁阻电动机时，需要综合考虑其特点、适用性和性能要求。
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具有简单结构和高转矩密度的电动机。
它使用了磁阻转矩产生装置，其中磁阻转矩由电动机的定子和转子之间的磁阻产生。
开关磁阻电机的工作原理如下：
1. 组成：开关磁阻电机由定子、转子、定子绕组和悬挂片组成。
定子和转子之间通过永久磁铁产生磁阻转矩。
2. 工作原理：当定子线圈通电时，会在定子产生磁场。
定子的磁场会将转子吸引到某个位置，使两者之间形成磁阻。
同时，钢片的切割磁感线也会产生涡流，涡流通过电磁耦合作用与磁场相互作用，从而形成磁阻转矩。
3. 磁阻转矩控制：通过控制定子绕组的电流和相位，可以调节磁阻转矩的大小和方向。
通过改变电流的极性和大小，可以调节转子的位置和速度。
4. 高转矩密度：开关磁阻电机具有高转矩密度，是因为其转矩与控制电流的平方成正比。
即使在较低电流下，也能产生较大的转矩输出。
总而言之，开关磁阻电机利用磁阻转矩来实现机械输出。
它具有结构简单、转矩密度高的特点，并且可以通过调节电流控制转矩的大小和方向。
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。
开关磁阻电机的反电动势
开关磁阻电机的反电动势一、磁阻电机简介磁阻电机是一种电动机的类型,也被称为细分步进电机。
其工作原理基于磁阻变化引起的转子转动。
磁阻电机结构简单，体积小，重量轻，控制精度高，因此被广泛应用于各种精密控制系统中。
二、磁阻电机的工作原理1.磁阻电机的内部构造磁阻电机由定子和转子两部分组成。
定子由绕组和铁芯构成，绕组上通有定向电流，产生磁场。
转子是一个可旋转的磁性构件，在定子磁场的作用下，转子会受到偏置力和扭矩的作用，使其旋转。
2.磁阻电机的工作原理磁阻电机的工作原理基于磁阻的变化。
当绕组通电时，产生的磁场会改变磁路的阻抗。
转子随着磁场变化而调整其位置，以便在任何给定时间内最大限度地降低磁路的阻抗。
通过同步转子位置和改变绕组电流，可以实现电机的转动。
三、磁阻电机的反电动势1.反电动势的定义反电动势是指当磁阻电机运行时，绕组产生的电势，其方向与通电电流相反。
反电动势的大小与绕组电流以及磁场的变化速率成正比。
2.反电动势的产生机理磁阻电机的转子在磁场中运动时，磁阻的变化会导致绕组中的感应电动势的产生。
这个感应电动势与磁阻的变化速率成正比。
当绕组产生电动势时，电流会发生变化，以满足转子的运动需求，使得反电动势产生。
3.反电动势的作用反电动势是磁阻电机的重要参数，它直接影响电机的性能。
反电动势的大小与转子转速成正比，因此可以通过测量反电动势来确定电机的转速。
此外，反电动势还可以用于控制电机的转矩和定位精度。
四、影响反电动势的因素1.绕组电流大小反电动势的大小与绕组电流成正比。
通常来说，电流越大，反电动势越大，从而使得电机产生更大的转矩。
2.磁场的变化速率反电动势的大小与磁场的变化速率成正比。
当磁场的变化速率较大时，反电动势也较大，从而使得电机具有更高的转速。
3.磁路的设计磁路的设计直接影响磁场的强度和分布情况，进而影响反电动势的大小。
合理的磁路设计可以使得磁场的变化速率更大，从而增加反电动势的大小。
五、应用领域与发展前景磁阻电机由于其结构简单、体积小、重量轻以及控制精度高等优点，被广泛应用于各种精密控制系统中，如数控机床、纺织机械、机器人等。
开关磁阻电机的转速范围
开关磁阻电机的转速范围开关磁阻电机是一种常见的电动机，它具有广泛的应用范围，可以用于家用电器、工业设备等领域。
本文将围绕开关磁阻电机的转速范围展开讨论。
我们需要了解什么是开关磁阻电机。
开关磁阻电机是一种使用开关磁阻原理工作的电动机。
它的核心部件是磁阻转子，通过改变磁阻转子的位置，可以改变电机的转速。
开关磁阻电机的转速范围是指电机在正常工作条件下可以达到的最低转速和最高转速之间的范围。
一般来说，开关磁阻电机的转速范围较宽，可以满足不同应用场景的需求。
那么，开关磁阻电机的最低转速是多少呢？最低转速取决于电机的设计和控制方式。
在设计电机时，可以通过合理选择电机的参数和结构，来实现较低的转速。
控制方式方面，可以采用PWM控制等方法，来实现对电机的精确控制，从而实现较低的转速。
最高转速则是由电机的结构和电源电压等因素决定的。
通常情况下，开关磁阻电机的最高转速较高，可以达到几千转/分钟甚至更高。
当然，具体的最高转速也要根据电机的设计和工作条件来确定。
在实际应用中，我们常常需要根据具体的需求来选择开关磁阻电机的转速范围。
比如，在家用电器中，对于一些需要较高转速的设备，如搅拌机、风扇等，可以选择转速较高的开关磁阻电机；而对于一些需要较低转速的设备，如洗衣机、研磨机等，可以选择转速较低的开关磁阻电机。
开关磁阻电机的转速范围还与电机的负载特性有关。
当电机负载较大时，转速可能会下降；而当负载较小时，转速可能会上升。
因此，在实际应用中，需要根据负载情况来选择合适的开关磁阻电机。
开关磁阻电机具有较宽的转速范围，可以满足不同应用场景的需求。
通过合理设计和控制，可以实现较低的转速和较高的转速。
在选择开关磁阻电机时，需要根据具体的需求、负载情况等因素来确定合适的转速范围。
开关磁阻电机结构原理
6ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
开关磁阻电机结构原理
三相开关磁阻电机是开关磁阻电机中最常用的类型，它由三个定子和 两个转子组成。每个定子都有一个电感线圈和一个永磁体，而两个转 子则通过电磁作用相互连接。当其中一个定子的电感线圈通电时，它 会产生一个磁场，该磁场会吸引对应的转子上的磁极，从而使转子旋 转。当一个定子的电感线圈通电时，另一个定子的电感线圈也会通电， 产生另一个磁场，从而推动另一个转子旋转
开关磁阻电机结构原理
示例和应用
首先,开关磁阻电动机在汽车行业中有着广泛的应用。由于其高效率、较低的噪音和震动 水平,开关磁阻电动机在汽车空调系统、电子助力转向系统、变速器控制系统等方面得到 了广泛采用。此外,在新能源汽车中,开关磁阻电动机作为驱动电机的一种选择,具有能耗 低、强度高、启动速度快等特点,越来越受到关注 其次,开关磁阻电动机也在家电行业中得到了广泛运用。例如,吸尘器、电动工具、风扇等 家用电器中经常采用开关磁阻电动机作为驱动设备,其高效率、低噪音和可靠性等特点,使 其深受用户喜爱
开关磁阻电机结构原理
开关磁阻电机的类型
开关磁阻电机可以分为单相和三相两种类型 一、单相开关磁阻电机 单相开关磁阻电机是最简单的开关磁阻电机，它只有一个定子和一个转子。定子由一个永 磁体和一个电感线圈组成，而转子由一个导磁材料构成。当定子中的电感线圈通电时，它 会产生一个磁场，该磁场会吸引转子上的磁极，从而使转子旋转 单相开关磁阻电机的优点是结构简单、成本低、维护方便，适用于一些简单的控制系统中 。但是，由于只有一个相，所以它的输出功率和扭矩相对较小，适用于一些轻载的场合
开关磁阻电机结构原理
开关磁阻电机的工作原理开关磁阻电机的工作原理
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
开关磁阻电动机调速系统课件
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
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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
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q =q2位置 转子磁极前沿与定子磁极前沿相遇位置
stator rotor
q2开关磁阻电动机
q = q3位置 转子磁极前沿与定子磁极前沿重合位置
stator rotor
q 开关磁阻电动机 3
q =q4位置 转子凹槽前沿与定子磁极后沿重合位置
stator rotor
开关磁阻电动机
机械方程：
Te Jdd2q2t DddqtTL
开关磁阻电动机
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,q) q
磁共能的表达式为：
Wc i(i,q)di 0
SR电机的平均电磁转矩Tav
-i
Tavm 2rN02/NrTe(i,q)dq
开关磁阻电动机
7-2-2 简化线性模型
开关磁阻电动机
SR电机常用方案
相数
34567
89
定子极数 6 8 10 12 14 16 18
转子极数 4 6 8 10 12 14 16
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
步进角(度) 30 15 9 6 4.28 3.21 2.5
相数与转矩、性能关系：
相数越多，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
依次给A-B-C-D绕组通电，转 子逆励磁顺序方向连续旋开转关磁阻电动机
12/8 极三相开关磁阻电动机
开关磁阻电动机
结论：
1、依次给A-B-C-A绕组通电，转子逆励磁顺序 方向连续旋转。改变绕组导通顺序，就可改变 电机的转向
2、通电一周期，转过一个转子极距tr=360/Nr 3、步距角 qb=tr/m=360/(mNr) 4、转矩方向与电流无关,但转矩存在脉动。
低于三相的SRM开关没磁阻有电动机自起动能力
SRD特点：
1)电动机结构简单、成本低、适用于高 速, 开关磁阻电动机的结构比通常认为 最简单的鼠笼式感应电动机还要简单。
2)功率电路简单可靠 因为电动机转矩方 向与绕组电流方向无关，即只需单方 向绕组电流，故功率电路可以做到每 相一个功率开关。
开关磁阻电动机
q4
q =q5位置 转子凹槽前沿与定子磁极前沿相遇位置
stator rotor
q5
开关磁阻电动机
q1 0 q2 q3 q0 q4 q5
第七章 开关磁阻电动机
7-1 SRM 结构与基本原理 7-2 SRM 的简单分析及控制策略 7-3 SRD 功率变换器基础 7-4 SRD 位置传感器 7-5 SRD 控制器简介 7-6 SRD 研究概况
开关磁阻电动机
7-1 SR电机结构与原理
结构特点：
1、双凸极结构 2、定子集中绕 组、绕组为单 方向通电 3、转子无绕组
开关磁阻电动机
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
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
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。
开关磁阻电动机
SR电机调速系统的构成
控制器——调速系统的中枢 位 馈1功电功电S根R到置率 流率源电据控检变检变供机转制测换测换电：子电：器 ：器。实位路确开 斩：S现置R定，关 波向机电信定决控电电机号定、制机能的确对转、提量功定子应过供转率导相相流所换变通对绕保需，换相位组护电可器，置的能以不给，通，为仅出然断由单简触后。蓄相单发将电、，信位池两且号置或相是，信整、与控号流三相制反 2绕相比阻、较串四给联相定的，与，…反可…馈以. 信防号止(短I,n路)，；采可取以一选定择的具控有制最方少式开，关调 节器转件矩的、电转路速，降低成本。开关磁阻电动机
J—转子与负载的转动惯量
D—粘性摩擦系数
TL—负载转矩
开关磁阻电动机
电路方程
第k相绕组的相电压平衡方程:
开关磁阻电动机
电路方程
所以：
Uk
Rkik
k ik
dik dt
k
q
dq
dt
Rkik
Lk
ik
Lk ik
ddikt ik
Lk
q
dq
dt
电阻压降
变压器电动势
运动电动势 (转子位置改变)
开关磁阻电动机
SRD特点：
3)各相独立工作，可构成极高可靠性系统
从电动机的电磁结构上看，各相绕组和磁路 相互独立，各自在一定轴角范围内产生电磁 转矩。而不像在一般电动机中必须在各相绕 组和磁路共同作用下产生一个圆形旋转磁场，
电动机才能正常运转。
4)高起动转矩，低起动电流 控制器从电源
侧吸收较少的电流，在电机侧得到较大的起 动转矩是本系统的一大特点。
SR电机极数与相数的限制：
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Zs 和Zr 应为偶数。 2、Zs≠Zr，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。
常用极数关系：Zs=Zr+2
相数关系：m=Zs/2
（SR:0.4IN,1.4TN IM:6-7IN,2-3TN）
开关磁阻电动机
SRD特点：
5)适用于频繁起停及正反向转运行 SRD 系统具有的高起动转矩，低起动电流 的特点，使之在起动过程中电流冲击 小，电动机和控制器发热较连续额定 运行时还小。
6)可控参数多，调速性能好 控制开关磁 阻电动机的主要运行参数和常用方法 至少有四种:相开通角,相关断角, 相电 流幅值,相绕组电压。
开关磁阻电动机
SRD特点：
7)效率高，损耗小 SRD系统是一种 非常高效的调速系统。
8)可通过机和电的统一协调设计满 足各种特殊使用要求 。
9)缺点：转矩脉动、振动、噪声 但 可通过特殊设计克服
开关磁阻电动机
7-2 SRM 的分析及其控制策略
开关磁阻电动机
7-2-1 SR电机基本方程
不计磁滞、涡流及绕组间互感时，m相SR电 机系统示意图
线性模型：不计磁路饱和，假定绕组电感与电流无关， 此时电感只与转子位置有关
SR电机相电感随转子位置变化
q1 0
q2
q3
q q 开关磁阻电动机
04
q5
q = q1位置 转子凹槽前沿与定子磁极前沿相遇位置
stator rotor
q1
开关磁阻电动机
q=0o位置 定子磁极轴线与转子凹槽中心重合
stator rotor