开关磁阻电机参数
开关磁阻电机调速系统
开关磁阻电机调速系统开关磁阻电机调速系统(Switched Reluctance Driver，简称SRD)是以现代电力电子与微机控制技术为基础的机电—体化产品。
除了具有显著的节能效果外，开关磁阻电机的理论研究和实践证明，它与常用的三相异步电动机相比还有以下优点: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.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；3.调速范围宽，控制灵活，易于实现各种特殊要求的转矩；λλ 4.在宽广的转速和功率范围内都具有高效率；5.损耗主要产生在定子，电机易于冷却，转子无永磁体，无高温退磁现象；λλ6.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；7.功率变换器不会出现直通故障，可靠性高；λλ 8.能四象限运作，具有较强的再生制动能力；开关磁阻电机调速系统(SRD)开关磁阻电机调速系统(SRD)是当今世界最新、性能价格比最高的调速系统。
它是一种基于改变供电电源频率的调速方式——交流变频调速系统应运而生。
而开关磁阻电机调速系统(又称开关磁阻电机驱动系统)简称SRD系统,是它们中崭新的一种系统,并且已经是智能化和模块化,不仅调速性优越，而且各种保护功能也很完善，已在很多方面大量使用。
这项技术一经问世，便以其宽广的调速范围，良好的机械特性，卓越的启动制动性能，节能，易维护等一系列突出优点而引起电气及其他行业的关注。
SRD系统是磁阻电动机和电力电子技术相结合而产生的一种机电一体化装置,主要由SRM开关磁阻电动机、功率变换器、单片机(或DSP 芯片)、电流及位置检测器等五大部分组成。
其组成与特点： 1.1开关磁阻电动机(Switched Reluctance Motor,简称SRM) 是系统中实现能量转换的部件, 它与传统的磁阻电动机相比，具有本质的区别。
(完整版)三相6_4极开关磁阻电机转矩特性分_析与优化设计毕业设计
密级：内部三相6/4极开关磁阻电机转矩特性分析与优化设计Analysis and Optimal Design of Torque Characteristics of Three-phase 6/4 Pole SwitchReluctance Motor学院：电气工程学院专业班级：电气工程及其自动化1003班姓名：陈运楷指导教师：张殿海（讲师）2014年6月摘要近年来随着电力电子技术和控制技术的发展，诞生了一种新的特种电机—开关磁阻电机。
该电机具有结构简单、调速性能优良、成本低廉、可靠性高、起动转矩大、效率高等优点。
因此，被广泛应用于牵引传动、通用工业、家用电器等众多领域。
然而，由于开关磁阻电机的双凸极结构所引起的磁路非线性和饱和效应以及特殊的供电方式，与传统的电机相比存在着振动和噪声大的缺点，这就大大限制了开关磁阻电机向更多应用领域的拓展。
因此为了得到更好的开关磁阻电机的动静态性能，如何降低转矩脉动和抑制噪声已经成为今后开关磁阻电机控制系统的研究重点。
首先根据开关磁阻电机的运行机理，以三相6/4极开关磁阻电机作为分析模型，利用ANSOFT软件中的Maxwell模块完成电机的建模和分析。
其次通过修改开关磁阻电机转子极弧系数以及在转子表面开口的方法，改善电机的输出转矩特性。
结合MATLAB软件分析修改转子对平均转矩和转矩脉动的影响。
最后利用实验室自行开发的多目标优化软件对平均转矩和转矩脉动进行多次优化，经过比较后找到最佳解，得到平均转矩提高、转矩脉动下降的结果，达到优化设计的最终目的。
关键词：开关磁阻电机；转矩脉动；平均转矩；优化设计AbstractIn recent years, with the development of power electronic technology and control technology, a new motor called switch reluctance motor, which has so many advantages such as simple structure, excellent performance of speed adjustment, low cost, high reliability, and large starting torque, high efficiency was developed. Therefore, it was applied in many fields such as traction drive, general industrial, and household appliances etc.However, due to the double salient structure of switch reluctance motor which caused nonlinearity of the magnetic circuit and saturation effect as well as the special power supply pattern, compared with the traditional motor the vibration and noise is significant. This feature greatly limited the application of switch reluctance motor to more fields. Therefore, in order to achieve the better dynamic and static performance for the switch reluctance motor, how to reduce the torque ripple and noise has become the hot spot of the future research of switch reluctance motor and its control system.Firstly, according to the operating mechanism of the switch reluctance motor, a three-phase 6/4 pole switch reluctance motor is taken as the analysis model, the torque characteristics is analyzed by utilizing the ANSOFT Maxwell module.Secondly, in the optimization model, the rotor pole arc coefficient and sub-slot on the surface of rotor are taken as the design variables, the torqueripple and average torque are taken as two objective functions. The MATLAB software is applied to calculate the average torque and torque ripple from the Maxwell results.Finally, a multi-objective optimization algorithm which was developed by the laboratory is applied to find out the optimal solution. In order to determine the global optimal solution, the optimization procedure was carried out twice. From the results, the average torque and torque ripple characteristic were improved.Keywords：Switch reluctance motor; torque ripple; average torque; optimal design目录摘要 (I)A bstract........................................................................................................................ I I 第1章绪论 (1)1.1课题背景及意义 (1)1.2课题国内外研究现状及趋势 (3)1.2.1国内发展趋势 (3)1.2.2国外发展趋势 (4)1.3课题主要研究内容 (5)1.4本章小结 (6)第2章开关磁阻电机特点与设计方法 (7)2.1三相6/4极开关磁阻电机的结构与原理分析 (8)2.1.1三相6/4极开关磁阻电机的结构 (8)2.1.2三相6/4极开关磁阻电机的运行原理 (9)2.2开关磁阻电机分析与设计方法 (11)2.2.1 基于Ansoft 的开关磁阻电机有限元分析介绍 (11)2.2.2 转矩脉动、噪声和振动产生的根源 (13)2.2.3 采用的设计方法 (13)2.3本章小结 (14)第3章开关磁阻电机建模 (15)3.1创建电机几何模型 (15)3.1.1创建项目 (15)3.1.2建模过程 (16)3.2材料定义及分配 (21)3.3激励源与边界条件定义及加载 (23)3.4运动选项设置 (27)3.5求解选项参数设定 (28)3.6磁力线与磁密云图 (31)3.7外电路与有限元连接 (33)3.8本章小结 (34)第4章开关磁阻电机优化设计 (35)4.1优化与设计 (35)4.1.1多目标优化简介 (35)4.1.2响应表面的应用 (36)4.2修改转子极弧系数及结构 (37)4.3求解转矩 (38)4.4利用MATLAB求解平均转矩和转矩脉动 (41)4.5优化过程 (44)4.5.1一次优化 (45)4.5.2 二次优化 (46)4.6本章小结 (50)第5章结论 (51)参考文献 (53)致谢 (56)第1章绪论1.1课题背景及意义开关磁阻电机（Switch Reluctance Motor简称SR电机）具有结构简单、转子无绕组、无永磁体、可靠性高等特点，且有控制方式灵活、调速性能好等许多优点。
开关磁阻电机
学习任务3 开关磁阻电机的控制
问题2：开关磁阻电机的控制方式有哪些？
2）电流斩波控制（CCC） （2）电流斩波控制具有以下特点 ①适用于低速和制动运行，电机在低速运行时，绕组中旋转电动势较小，电流上升速度大；在 制动运行时，旋转电动势的方向与绕组端电压的方向相同，电流上升的速率比低速运行时更大， 电流斩波方式可以有效地限制峰值电流，使电机获得恒转矩输出的机械特性。 ②电机输出转矩平稳，电流斩波时电流波形呈较宽的平顶状，因此电机树池的转矩也比较平稳， 合成转矩的脉动明显比其他控制方式小。 ③用作调速系统时，抗负载扰动的动态响应慢，在电流斩波控制中，由于电流峰值被限制，当 电机转速在负载扰动下出现突变时，电流峰值无法自适应，系统在负载扰动下的动态响应十分 缓慢。
学习任务4 开关磁阻电机的特点及应用
问题3：开关磁阻电机调速系统有哪些特点？
1) 调速性能好。 2) 调速系统结构简单、可靠，能够在恶劣条件下运行。 3) 在宽广的转速与功率范围内均具有较高的效率。 4) 电机的转矩脉动比较大。
尚有关于新能源汽车驱动电机的问题？
请继续学习《模块九 能量回馈制动控制系统》。
学习任务3 开关磁阻电机的控制
问题2：开关磁阻电机的控制方式有哪些？
1）角度控制（APC） （1）角度控制方式 角度控制方式是保持电压不变，通过对开通角和关断角进行控制来改变电流波形以及电流波形 与绕组电感波形的相对位置。
学习任务3 开关磁阻电机的控制
问题2：开关磁阻电机的控制方式有哪些？
1）角度控制（APC） （2）角度控制方式具有以下特点： ①转矩调节范围大，在角度控制下的电流占空比的变化范围几乎是0～100%。 ②同时导通相数可变，同时导通相数较多，则电机输出转矩越大，转矩脉动也就越小。因此当 电机的负载变化时，可以通过自动增加或减小同时导通的相数来平衡电机负载。 ③电机效率高，通过角度优化能使电机在不同的负载下保持较高的效率。 ④不适用于低速运行，在角度控制中电流峰值主要由旋转电动势限制。当转速降低时，由于旋 转电动势减小，容易使相电流峰值超过允许值，因此角度控制一般适用于较高的转速。
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。
开关磁阻电机结构参数对电机性能的影响研究
开关磁阻电机结构参数对电机性能的影响研究
孔庆奕;李艳超;容烨
【期刊名称】《河北交通职业技术学院学报》
【年(卷),期】2017(014)004
【摘要】为了研究同功率电机的不同结构对开关磁阻电机性能的影响，采用实验研究法。
基于Ansoft电磁仿真软件，从绕组自感、绕组互感、转矩大小及脉动影响、绕组电流等方面，对额定参数相同的四相8/6极开关磁阻电机和四相16/12极开关磁阻电机仿真性能进行了对比分析。
结果表明：8/6极开关磁阻电机与
16/12极相比，8/6极各相绕组自感值大，互感值大，转矩大，转矩脉动小、电流小。
【总页数】5页(P55-58)
【作者】孔庆奕;李艳超;容烨
【作者单位】[1]河北科技大学电气工程学院,石家庄050018;[2]河北交通职业技术学院,石家庄050035;;[1]河北科技大学电气工程学院,石家庄050018;;[2]河北交通职业技术学院,石家庄050035
【正文语种】中文
【中图分类】TM303
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1.模块组合式开关磁阻电机结构参数的分析 [J], 李争;孙甜甜;赵思博
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4.基于不同电机极对数对开关磁阻电机性能的影响研究 [J], 孔庆奕; 容烨; 李艳超; 刘尚合; 王福星; 齐文达; 骆志昆
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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。
分析极弧系数对开关磁阻电机性能的影响
分析极弧系数对开关磁阻电机性能的影响目前环境污染严重，能源储量减少，发展新型清洁的电动汽车的前景和市场是越来越受到关注了。
与直流电机、永磁同步电机、交流异步机等相比，开关磁阻电机具有结构简单、运行可靠、调速性能优良、成本低等优点，非常适合于电动汽车驱动。
开关磁阻电机是一种新型的特种电机，具有双凸极结构、体积较小、运行效率高、低速启动力矩大、可实现四象限运行等特点。
由于开关磁阻电机的工作原理与结构不同于传统电机并且关于开关磁阻电机的设计和计算方面的文献较少，所以在设计中有许多可以影响到电机的运行性能。
其中以极弧系数影响较为显著，运用Ansoft仿真软件详细分析了开关磁阻电机极弧系数对电机性能的影响，电机关键的性能参数包括槽满率、相有效电流、相电流密度、额定转速、效率和额定转矩，运用控制变量法逐个分析极弧系数对电机性能的影响。
1 电机模型参数的计算通过开关磁阻电机的基本原理和设计要求的需要，运用MathCAD软件对四相8/6极5KW电机进行定转子以及电机轴的结构尺寸进行计算。
计算得到电机各个参数为电机相数为4、转1/ 3子极数6、轴径32mm、定子外径155mm、定子軛高10mm、定子内径85.8mm、转子轭高12mm，同时根据仿真研究，在ansof 中RMxprt模块下，构建模型。
2 弧系数的理论分析为保证自起动能力，极弧设计时，相邻相电感在上升区要有重叠。
极弧满足的必要条件为式中βs代表定子极弧，βr代表转子极弧。
只有在满足上式情况下，电机才具备转子处于任何位置都有正反方向自起动能力，否则只有单方向自起动能力，可用如下图表示。
A点时，定、转子极弧最小，铁芯质量最小，节省材料；B点时，定子极弧最小，定子槽大；C点时，定子极弧等于定子极距，无意义；CB边上，定、转子极弧满足βs+βr=τs，由于NrNs时会增加开关频率，因此在选取定转子极弧时应在三角形ADB区域内，使βsβr。
3 仿真分析在其他条件不发生变化的情况下对不同的定子极弧系数仿真数据对比分析4从表中可以看出，定子极弧系数增大，相电流增大，电流密2/ 3度增加，增加量较大；槽满率增大是由于定子极弧系数变大，定子极变宽，定子槽变小；定子极弧系数增大，定、转子极重叠面积增大，磁通量增加，由于绕组匝数不变，磁链也会增加，额定转矩随磁链增大而增大；转矩增加，转速明显降低，效率降低约0.5%。
开关磁阻电机
开关磁阻电机开关磁阻电机是一种新型的直线电机，具有结构简单、高效节能、位移稳定等优点。
该电机采用开关磁阻原理，在交变磁场中实现直线运动，是一种不能超越的电源开关形式。
它不需要嵌入任何磁铁、不需要进行感应和发电操作、能够满足高精度和高强度的应用，适用于机器人、机床、广告、家庭电器、测量、组装、定位、人机交互设备等领域。
开关磁阻电机的工作原理是运用了开关磁阻原理中的开关效应，将电流通过电流传感器控制，使电机运行，可以按照规定的磁场幅度产生直线运动。
此外，开关磁阻电机原是替代低效率的定子型电机的一种创新电机，其结构如图所示。
图1 开关磁阻电机简化结构图1.反铁心铁心2.励磁线圈3.开关导电片组4.插口5.定位销6.支架开关磁阻电机的关键部分是开关导电片组，通过控制导电片组的运动状态可以实现电机的正反转以及加减速。
在电流改变方向时导电片组会改变方向，使电机向反方向运转。
同时导电片组的数目、形状和位置决定了电机的输出力矩，因此导电片组的设计至关重要。
另外，开关磁阻电机的励磁线圈由交流电源提供电流，产生交变磁场，导致导电片组在上下移动时受到的磁力方向不同，从而产生直线运动。
这种电机运用了开关磁阻原理中的非线性效应，使能量转化的效率相对较高，能够减少功耗和低噪音运行。
在实际应用中，开关磁阻电机需要进行合理的选择和设计。
选择时，应考虑电机的功率、扭矩和转速等指标，结合具体应用场合，选择适合的电机型号。
对于设计而言，需要考虑导电片组的形状和数量，以及励磁线圈的电压和频率等因素，以确保电机的性能和稳定性。
总之，开关磁阻电机在结构简单、高效节能、位移稳定等方面具有突出的优点，在广泛的应用领域具有广阔的前景。
随着未来科技的进步，开关磁阻电机将逐渐替代传统定子型电机，成为一种新型的高效能源转换设备。
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开关磁阻电机参数
一、工作原理
开关磁阻电机是一种通过改变磁阻来实现转子运动的电动机。
其基本结构由定子和转子组成。
定子上有一组线圈，通过电流激励形成磁场。
转子上有一组磁阻，其磁阻值可以根据控制信号进行改变。
当电流通入定子线圈时，定子磁场将转子磁阻吸引到某一位置，使转子转动。
通过改变磁阻的大小和位置，可以控制转子的转动速度和方向。
二、性能特点
1. 高效率：开关磁阻电机具有较高的转换效率，能够将电能有效地转换为机械能。
2. 高精度：开关磁阻电机的运动精度较高，能够实现微小的位置和速度控制。
3. 高可靠性：开关磁阻电机结构简单，无刷子、无集电环等易损件，具有较长的使用寿命。
4. 低噪音：开关磁阻电机的运行噪音较低，适用于对噪音要求较高的场合。
5. 高扭矩密度：开关磁阻电机具有较高的扭矩密度，能够在较小的体积内输出较大的扭矩。
三、参数介绍
1. 额定电压：开关磁阻电机工作所需的电压，通常为直流电压。
2. 额定电流：开关磁阻电机在额定工作条件下所需的电流。
3. 转速范围：开关磁阻电机的转速范围，可以根据不同的应用需求进行调整。
4. 转矩常数：开关磁阻电机在额定电流下输出的转矩与电流之间的比值。
5. 转矩-转速特性：开关磁阻电机的转矩与转速之间的关系，可以通过转矩-转速曲线来表示。
6. 功率因数：开关磁阻电机的功率因数是指实际功率与视在功率之间的比值，反映了电机的功率利用效率。
7. 效率：开关磁阻电机的效率是指输出功率与输入功率之间的比值，反映了电机的能量转换效率。
四、应用领域
开关磁阻电机由于其特有的性能特点，在许多领域得到了广泛的应用。
1. 自动化设备：开关磁阻电机作为一种精密的位置和速度控制装置，广泛应用于自动化设备中，如数控机床、半导体设备等。
2. 机器人技术：开关磁阻电机在机器人技术中具有重要的应用价值，能够实现精确的运动控制，提高机器人的工作效率和精度。
3. 医疗设备：开关磁阻电机在医疗设备中的应用越来越广泛，如手术机器人、医疗影像设备等，可以提供精确的运动控制和定位功能。
4. 汽车工业：开关磁阻电机在汽车工业中的应用也日益增多，如电动车辆、电动助力转向系统等，可以提供高效、低噪音的动力输出。
5. 家用电器：开关磁阻电机在家用电器中的应用较为常见，如洗衣机、空调、冰箱等，可以提供高效、低噪音的运行性能。
开关磁阻电机作为一种特殊的电动机类型，具有许多独特的性能特点和广泛的应用领域。
了解其参数和工作原理，可以更好地了解和应用开关磁阻电机。
随着科技的不断发展，开关磁阻电机在各个领域的应用将会越来越广泛，为人们的生活和工作带来更多便利和效益。