双凸极电动机的原理和控制
双凸极电动机的原理和控制
1. 引言
双凸极电动机作为一种常见的电机类型，具有结构简单、体积小、转矩大等优点，在各个领域得到了广泛应用。本文将对双凸极电动机的原理和控制进行深入探讨。
2. 双凸极电动机的结构和工作原理
2.1 结构
双凸极电动机的结构主要包括定子、转子和电刷。定子由磁极环、定子线圈和焊接铁芯组成，转子由铁芯和绕组组成，电刷用于与转子接触并传递电能。
2.2 工作原理
双凸极电动机的工作原理基于电磁感应定律。当定子线圈通电时，产生磁场。转子内的绕组由于与定子的磁场相互作用而产生转矩，使转子转动。
3. 双凸极电动机的控制方法
3.1 直流电枢控制方法
直流电枢控制方法是一种常见的双凸极电动机控制方法。该方法通过控制直流电源电压的大小和方向，来控制电机的转速和转向。具体控制方法包括调节电源电压、反向电源电压等。
3.2 PWM控制方法
PWM控制方法是一种通过周期性改变占空比的方式来控制电机的转速的方法。通过控制PWM信号的占空比，可以改变电机转子每个周期内的导通时间，从而实现对电机转速的控制。
3.3 反馈控制方法
反馈控制方法是一种通过测量电机转子位置和速度，并将测量结果与期望值进行比较，从而调整电机控制信号的方法。常见的反馈控制方法包括位置反馈控制和速度反馈控制，可以实现更精准的电机控制。
3.4 其他控制方法
除了上述常见的控制方法外，还有一些其他的电机控制方法，如模糊控制、神经网络控制等。这些方法可以根据具体应用场景和需求进行选择和应用。
4. 双凸极电动机的应用领域
双凸极电动机由于其结构简单、体积小、转矩大等特点，在各个领域都有广泛的应用。以下是双凸极电动机的一些常见应用领域：
1.家用电器：如洗衣机、吸尘器等。
2.机械设备：如打印机、数控机床等。
3.汽车行业：如电动汽车、电动自行车等。
4.机器人技术：如工业机器人、家庭机器人等。
5.医疗设备：如电动轮椅、手术机器人等。
6.空调设备：如空气净化器、风扇等。
5. 双凸极电动机的优缺点
5.1 优点
•结构简单，体积小，适应性强。
•转矩大，启动和加速性能好。
•效率高，能耗低。
5.2 缺点
•转速范围窄，难以实现高速运动。
•需要外部电刷与转子接触，存在损耗和磨损问题。
6. 结论
双凸极电动机作为一种常见的电机类型，具有广泛的应用前景。本文对双凸极电动机的结构原理和控制方法进行了深入探讨，并介绍了其在各个领域的应用。同时，我们也了解到双凸极电动机具有优点和缺点，需要根据具体的应用情况进行选择。相信随着科技的不断进步，双凸极电动机将有更广泛的应用空间。
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
开关磁阻电动机的性能及典型应用
开关磁阻电动机的性能及典型应用 1 引言 开关磁阻电动机驱动系统（srd）由开关磁阻电机（srm或sr电机）、功率变换器、控制器和检测器四个部分组成，是20世纪80年代初随着电力电子、计算机和控制技术的迅猛发展而发展起来的一种新型调速驱动系统。开关磁阻电动机为双凸极磁阻电机，利用磁阻最小原理产生磁阻转矩，因其结构极其简单坚固，调速范围宽，调速性能优异，而且在整个调速范围内都具有较高的效率，系统可靠性高而成为交流电机调速系统、直流电机调速系统和无刷直流电机调速系统的强有力的竞争者。开关磁阻电机已广泛或开始应用于电动车驱动、家用电器、通用工业、航空工业和伺服系统等各个领域，覆盖功率范围10w～5mw 的各种高低速驱动系统，呈现巨大的市场潜力［1］。 2 结构与性能特点 2.1 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，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、高温甚至强振动环境；转子仅有硅钢片叠成，因此不会有鼠笼感应电动机制造过程中鼠笼铸造不良和使用中的断条等问题，转子机械强度极高，可工作于极高转速，转速可达每分钟10万转［2］。 2.2 功率电路简单、可靠 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，相绕组串在主电路两功率管之间，不会发生桥臂直通短路故障，绕组相间耦合弱，缺相故障运行能力强，系统的容错能力强，可靠性高，可以适用于宇航等特殊场合。 2.3 高起动转矩，低起动电流 很多公司的产品可达到如下性能：起动电流为15％额定电流时，获得起动转矩为100％的额定转矩；起动电流为额定值的30％时，起动转矩可达其额定值的150％。对比其它调速系统的起动特性，如直流电动机为100％的起动电流，获得100％转矩；鼠笼感应电动机为300％的起动电流，获得100％的转矩。可见开关磁阻电动机具有软启动性能，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，因此特别适用于频繁起停及正反向转换运行的场合，如龙门刨床、铣床、冶金行业可逆轧机、飞锯、飞剪等。 2.4 调速范围宽，效率高 在额定转速和额定负载时运行效率高达92%以上，在所有的调速范围内，保持整体效率高达80%以上。 2.5 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、相电流幅值和相绕组电压。可控参数多，意味着控制灵活方便，可以根据对电动机的运行要求和电动机的情况，采用不同控制方法和参数值，使之运行于最佳状态，还可使之实现各种不同的功能和特定的特性曲线，如使电动机具有完全相同的四象限运行（正转、反转、电动和制动）能力，并具有高起动转矩和串激电动机的负载能力曲线。 2.6 可通过机和电的统一协调设计满足各种特殊使用要求［3］ 3 典型应用 开关磁阻电动机优越的结构和性能使其应用领域非常广泛，下面对其三个典型应用进行分析。
电动机控制原理
电动机控制原理 电动机是现代社会中重要的动力设备，其控制原理对电机性能和工 作效率具有重要影响。本文将介绍电动机控制的原理和相关技术。 一、电动机基本原理 电动机是将电能转换为机械能的装置。其基本原理是利用电磁感应 和洛伦兹力产生磁场，使得电流导线在磁场中受到力的作用而运动。 1.1 电磁感应原理 根据法拉第电磁感应定律，当导线中通过电流时，会产生磁场。而 根据楞次定律，导线中通过变化的磁场时，会在导线中产生感应电动势。因此，通过控制电流大小和方向，可以实现对电动机的控制。 1.2 洛伦兹力原理 洛伦兹力是指导线中通过电流时受到的力的作用。当导线通过磁场时，会受到垂直于导线和磁场方向的力。根据洛伦兹力的大小和方向，可以控制电动机的转动。 二、电动机控制方式 电动机控制可以分为直流电动机控制和交流电动机控制两种方式。 2.1 直流电动机控制 直流电动机控制采用直流电源供电，可以通过调节电压和电流的大 小和方向，来控制电机的转速和转向。
2.1.1 阻性控制 阻性控制是采用可变电阻器调节直流电机的电流，从而实现对电机的控制。通过增加或减小电阻的阻值，可以改变电机的转速。 2.1.2 电压控制 电压控制是通过调节直流电机的电压，来控制电机的转速。增加电压会增加电机的转速，减小电压会降低电机的转速。 2.2 交流电动机控制 交流电动机控制主要有两种方式，一种是变频控制，另一种是调节电压和频率。 2.2.1 变频控制 变频控制是通过变频器将固定频率的交流电源转换为可调频率的交流电源，从而实现对电机的转速和转向的控制。通过改变变频器的输出频率，可以调整电机的转速。 2.2.2 调节电压和频率 调节电压和频率控制是通过调节交流电源的电压和频率，来控制电机的转速和转向。增加电压和频率会增加电机的转速，减小电压和频率会降低电机的转速。 三、电动机控制技术 电动机控制技术不仅包括控制原理，还涉及到控制器、传感器和反馈控制等方面的技术。
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。
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
混合励磁双凸极电机控制方式综述.pdf
混合励磁双凸极电机控制方式综述 刘奕杉 电气15级研究生，331501000020 摘要：本文介绍了混合励磁双凸极电机的发展历史跟研究现状，分析了混合励磁双凸极电机的各种控制方式，介绍了在分区控制的思想下，励磁系统的弱磁控制、增磁控制。以及半桥功率变换器供电方式下的标准角控，针对标准角控制时高速段下电机输出转矩不足的问题又介绍了提前角控制。最后总结展望了混合励磁双凸极电机控制方式研究中存在的问题以及解决方法。 关键词：混合励磁；双凸极电机；控制方式 0 引言 上个世纪90 年代美国电机专家T . A. L i p o 提出了永磁双凸极电机[1]，双凸极永磁(Doubly Sallent Permanent Magnet，DSPM)电机是近年来在开关磁阻电机基础上发展出来的一种新型高效节能电机。混合励磁双凸极电机( Hybrid Excited Doubly SalientMachine，HEDS)[2]是在永磁双凸极电机的基础上演变而来的，它将永磁体励磁与电励磁[3]进行了有机结合，继承了永磁双凸极电机的全部优点，而且具有电机磁场可灵活调节的特点，因此成为双凸极电机的研究热点。目前对混合励磁电机的研究，主要围绕着对电机不同混合励磁结构、混合励磁原理分析等方面，而对混合励磁电机的控制策略研究则相对较少，HEDS电机继承了DSPM 电机凸极永磁的优点，具有功率密度高、结构简单、容错性能好、控制灵活等优点。它在工业驱动、航空航天、汽车、舰船以及诸如电动汽车等需宽调速驱动应用场合具有前景[4]。HEDS电机的控制策略包含 2 种基本控制模式[5]即低速时的电流斩波控制和高速时的角度位置控制。根据该电机的运行原理提出采取分区控制策略，对电机进行弱磁控制，增磁控制。以及HEDS在半桥功率变换器供电方式下，标准角控制策略对电机输出转矩的影响，并在此基础上，介绍了提前角控制。 1 双凸极电机的发展历史及研究现状 开关磁阻电机（简称SRM）是上个世纪60 年代国外推出的一种交流调速电动机的新品种，随着电力电子技术的发展，出现了开关磁阻电机调速驱动系统。开关磁阻电机结构非常简单，定、转子都为凸极齿槽结构，定子上装有集中绕组，转子上没有绕组和磁钢，这使得定、转子的结构坚固，制造成本低，装配工艺简单，冷却方便。 永磁双凸极电机的设计思想最早可以追溯到1955 年Rauch和Johnson对永磁双凸极电机的研究[6]，但是由于当时永磁材料性能等问题的限制，这种原型机体积较大、力能指标相对较低，并没有得到多大的重视。 直到上个世纪90 年代初，美国Wisconsin大学Lipo教授领导的科研小组，进行了大量永磁双凸极电机的研究工作，取得了丰硕的研究成果。其中，Liao于1993 年发表了关于DSPM主要尺寸确定的论文[7]，表明DSPM电机具有较高的功率密度，随后Liao又于1995 年在IEEE上系统阐述了DSPM电机工作原理及其控制特点[8]，文献成为DSPM电机的经典作品。图1.1为美国Wisconsin 大学Lipo教授领导的科研小组于1992 年提出的DSPM电机结构示意图，电机定转子结构外形与开关磁阻电机相似，呈双凸极结构，但它在定子（或转子）上放有永磁体，从而使运行原理和控制策略与开关磁阻电机有本质区别。概括地讲，DSPM电机系统的主要优点是结构简单、控制灵活、动态响应快、调速性能好、转矩/电流比大，可实现各种特殊要求的转矩/转速特性，功率因数接近于1，效率高。Lipo.T.A等人提出的混合励磁双凸极电机不同之处在于永磁体旁边附加了一条并联磁分路，为直流励磁磁通提供了一个通路，避免了直流励磁磁势直接作用于永磁体，减小了永磁体产生不可逆退磁的风险，并且通过磁分路磁阻的适当设计，能达到用较小的直流励磁磁势获得较大气隙磁通调节范围的目的[9]。 东南大学程明教授所领导的课题组提出了磁桥式混合励磁双凸极电机[10]，电机结构如图1.2所示，其特点是在电机永磁体与直流励磁绕组之间设置了一定尺寸的导磁桥，使电机定子铁芯保持一个整体，南京航空航天大学的严仰光教授等在双凸极电机方面作了很多研究工作，他在文献[11]中提出了一种新型的12/8 极磁路独立式的混合励磁双凸极电机结构，这种并列结构混合励磁双凸极电机定子有两并列的电枢铁芯，一段为永磁励磁，另一段为
DSPM电机的基本原理与故障模式
DSPM电机的基本原理与故障模式 自20世纪90年代初美国电机专家Lipo T A提出永磁双凸极（ Doubly salient permanent mag- net， DSPM ）电机以来，众多科技工作者对DSPM电机进行了广泛深入的研究，研究的重点主要集中于电机结构、原理分析，静态特性及控制策略等方面。但对DSPM电机电动运行中可能出现的故障及其机理研究却并未涉及。为保证DSPM电机的可靠电动运行，通常需要采用霍尔元件来间接地检测转子位置，从而把得到的三相霍尔信号进行逻辑变换，获得电机运行所需的换相信号。三相霍尔信号线P A， P B， P C从电机引出后需要与逻辑电路中对应的端子联接。另外，电机的三相绕组一般采用星形接法，公共端为N，另一端分别对应端子A，B， C，并分别与三相桥式变换器的三相桥臂中点相连。但工程师在接线过程中，可能会因为疏忽或其他原因，把这些连线接错，可能出现的错误有三相线的顺序接错，或三相霍尔线的顺序接错。此外，霍尔信号自身也可能出现故障，即恒为高电平或低电平，其电平不随转子位置变化而变化。出现这些故障后，电机的电动运行将受何影响，在现场调试中如何快速地判断并解决故障成为重要的实际问题。 为此，本文首先简介了DSPM电机的基本原理及关系，列举了DSPM电机常见的故障模式，继而分别对霍尔信号线及三相线接线故障、霍尔信号本身故障进行了详细的机理分析，得出结论，并通过故障模拟及工程实践结果验证文中分析结论的正确性及实用性。 1DSPM电机的基本原理永磁双凸极电机中，定、转子均为凸极齿槽结构，铁芯采用硅钢片叠压而成，定子上装有永久磁钢和集中电枢绕组，转子上无绕组。转子斜槽有一定角度后，三相绕组反电势逼近正弦电压，有利于减小齿谐波及其产生的不利于电机运行的转矩脉动，改善电机的运行性能。DSPM电机作为一种交流电机，为了实现电动运行，必须具备两个基本条件：（1）要有功率变换器，以控制电流；（2）要有电机转子位置信号，以使电流跟踪电势的变化而变化。 12/ 8极DSPM电机采用三相桥式逆变电路供电，工作原理如所示。图中： V in为输入电压；功率场效应管A+～C-组成三相桥式逆变电路， A + ， A-构成a相桥臂，与电机a 相绕组相接； B+ ， B-构成b相桥臂，与电机b相绕组相接； C+ ， C-构成c相桥臂，与电机c相绕组相接。各相绕组电流的参考正方 向均指向三相公共端N。电机转子位置检测器由固定在电机壳体的3个霍尔位置传感器和固定在转子上的8齿钢盘构成。转子旋转时位置传感器P A， P B和P C的输出信号如所示，每相的信号为180°方波，三相信号互差120°，电机正转时，三相位置信号P A， P B 和P C及三相反电势e a， e b， e c的相位关系如所示。 一周期内，三相霍尔位置信号的组合P A -P B - P C只可能有6种，即101， 100， 110，010， 011和001. 其中，“1”代表高电平，“0”代表低电平， P A -P B -P C不会出现000或111的情况，否则说明位置信号有误。2DSPM电机常见故障模式2. 1接线故障为便于阐述，电机三相线分别以e a， e b， e c表示，三相霍尔信号线分别以P A， P B， P C表示。e a， e b，e c与P A， P B， P C的排列组合共有36种，其中连线完全正确的1种情况为e a， e b，
电励磁双凸极电机的建模与仿真方法研究毕业论文 精品
电励磁双凸极电机的建模与仿真方法研究 目录 摘要 (3) Abstract (4) 第一章绪论 (5) 1.1电励磁双凸极电机的发展 (5) 1.2飞机发电系统的发展 (6) 1.3课题研究的目的和内容 (6) 第二章电励磁双凸极电机 (7) 2.1 电励磁双凸极电机的结构 (7) 2.2 电励磁双凸极发电机的数学模型 (7) 2.3 发电运行工作原理 (8) 第三章电磁场有限元分析简介 (11) 3.1 电磁场基本理论 (11) 3.1.1 麦克斯韦方程 (11) 3.1.2 一般形式的电磁场微分方程 (12) 3.1.3 电磁场中常见的边界条件 (13) 3.2 电磁场求解的有限元法 (14) 3.2.1 一维有限元法 (14) 3.2.2 电磁场解后处理 (16) 第四章电励磁双凸极电机模型的建立 (17) 4.1 建模工具的探讨 (17) 4.2 电机模型的建立 (17) 4.2.1 定转子模型 (17) 4.2.2 绕组模型 (18) 4.2.3 电机材料的分配 (19) 4.2.4 励磁电流方向和大小的判定 (19) 4.2.5 相绕组电流方向和大小的判定 (20)
4.2.6 给定边界条件 (21) 4.2.7 其它条件的设定 (22) 第五章电励磁双凸极电机的静态特性 (23) 5.1 双凸极电机的空载磁链与电势 (24) 5.2 空载特性 (25) 5.3 负载特性 (27) 第六章总结与展望 (28) 致谢 (29) 参考文献 (30) 附录 (31)
电励磁双凸极电机的建模与仿真方法研究 摘要 电励磁双凸极电机是一种较为新型的电机，本文研究的是12/8极电励磁双凸极电机，首先简要介绍了电机的基本结构、工作原理和数学模型，并给出了电磁场有限元分析的理论依据，在此基础上建立了Ansoft模型，利用二维电磁场有限元的方法分析了其静态特性，得出了其空载和负载特性。 本文在研究电机性能的同时，对Ansoft仿真软件也进行了比较详细的探讨，在没有具体资料的情况下，对该软件有了初步的认识。 关键词：电励磁双凸极电机，有限元，Ansoft
五种新型电机简介
五种新型电机简介 姓名：赵涛 学号：
1、超声波电机简介： 原理：超声波电机就是利用超声波频率范围内的机械振动来获得动力源的装置，借助摩擦传递弹性超声波振动以获得动力。超声波电机获得能量的超声波振动源又与压电陶瓷有着密切联系，当对压电陶瓷施加交变电压时，压电陶瓷本身或压电陶瓷和金属的混合体就会产生周期性地伸缩，即逆压电效应，通过这种伸缩，电机产生了动力。 人耳所能听到的的声音频率约为20Hz-20KHZ，而当频率超过20KHz以上，人耳便无法辨识，成为超声波。对超声波电机的压电材料输入电压所产生的是晶体的形变，因此利用压电材料来带动转子，其前进的距离相当小，约是微米等级，因此若要此电机做长距离运动，就必须输入超声波的高频电压，使定子产生极高的振动频率才能得到合适的转速，这也正是超声波电机的由来。 特点: 1、超声波电机弹性振动体的振动速度和依靠摩擦传递能量的方式决定了它是一种低速电机，同时其能量密度是电磁电机的5到10倍左右，使得它不需要减速机构就能低速时获得大转矩，可直接带动执行机构。 2、超声波电机的构成不需要线圈与磁铁，本身不产生电磁波，所以外部磁场对其影响较小。 3、超声波电机断电时，定子与转子之间的静摩擦力使电机具有较大的静态保持力矩，从而实现自锁，省去了制动闸，简化了定位控制，其动态响应时间也较短。
4、超声波电机依靠定子的超声振动来驱动转子运动，超声振动的振幅一般在微米数量级，在直接反馈系统中，位置分辨率高，容易实现较高的定位控制精度。 应用:1、超声波电机可用于照相机的自动聚焦系统的驱动器；航空航天领域的自动驾驶仪伺服驱动器；机器人或微型器械自动控制系统的驱动器；高级轿车门窗和座椅靠头调节的驱动装置；窗帘或百叶窗自动启闭装置； 2、医学领域的人造心脏驱动器、人工关节驱动器；强磁场环境下设备的驱动装置，如磁悬浮列车的控制系统；不希望驱动装置产生磁场的场合，如磁通门的自动测试转台等。 2、无刷直流电动机： 原理：无刷永磁电动机伺服系统主要由4个部分组成：永磁同步电动机MS、转子位置检测器BQ、逆变器和控制器。 + -
双凸极电动机的原理和控制
双凸极电动机的原理和控制 1. 引言 双凸极电动机作为一种常见的电机类型，具有结构简单、体积小、转矩大等优点，在各个领域得到了广泛应用。本文将对双凸极电动机的原理和控制进行深入探讨。 2. 双凸极电动机的结构和工作原理 2.1 结构 双凸极电动机的结构主要包括定子、转子和电刷。定子由磁极环、定子线圈和焊接铁芯组成，转子由铁芯和绕组组成，电刷用于与转子接触并传递电能。 2.2 工作原理 双凸极电动机的工作原理基于电磁感应定律。当定子线圈通电时，产生磁场。转子内的绕组由于与定子的磁场相互作用而产生转矩，使转子转动。 3. 双凸极电动机的控制方法 3.1 直流电枢控制方法 直流电枢控制方法是一种常见的双凸极电动机控制方法。该方法通过控制直流电源电压的大小和方向，来控制电机的转速和转向。具体控制方法包括调节电源电压、反向电源电压等。 3.2 PWM控制方法 PWM控制方法是一种通过周期性改变占空比的方式来控制电机的转速的方法。通过控制PWM信号的占空比，可以改变电机转子每个周期内的导通时间，从而实现对电机转速的控制。
3.3 反馈控制方法 反馈控制方法是一种通过测量电机转子位置和速度，并将测量结果与期望值进行比较，从而调整电机控制信号的方法。常见的反馈控制方法包括位置反馈控制和速度反馈控制，可以实现更精准的电机控制。 3.4 其他控制方法 除了上述常见的控制方法外，还有一些其他的电机控制方法，如模糊控制、神经网络控制等。这些方法可以根据具体应用场景和需求进行选择和应用。 4. 双凸极电动机的应用领域 双凸极电动机由于其结构简单、体积小、转矩大等特点，在各个领域都有广泛的应用。以下是双凸极电动机的一些常见应用领域： 1.家用电器：如洗衣机、吸尘器等。 2.机械设备：如打印机、数控机床等。 3.汽车行业：如电动汽车、电动自行车等。 4.机器人技术：如工业机器人、家庭机器人等。 5.医疗设备：如电动轮椅、手术机器人等。 6.空调设备：如空气净化器、风扇等。 5. 双凸极电动机的优缺点 5.1 优点 •结构简单，体积小，适应性强。 •转矩大，启动和加速性能好。 •效率高，能耗低。 5.2 缺点 •转速范围窄，难以实现高速运动。 •需要外部电刷与转子接触，存在损耗和磨损问题。
开关磁阻电机SRM的原理及建模
开关磁阻电机SRM的原理及建模 1、SRM工作原理 SRM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。当定子某相绕组通电时，所产生的磁场由于磁力线扭曲而产生切向磁拉力，试图使相近的转子极旋转到其轴线对齐的位置，即磁阻最小位置。 SRM为双凸极结构，其定、转子均由普通硅钢片叠加而成。转子上既无绕组也无永磁体，定子齿极上绕有几种绕组，径向相对的两个绕组可以串联或并联在一起，构成“一相”。转动方向总是逆着磁场轴线的移动方向，改变SRM的定子绕组的通电顺序，即可改变电机的转动方向；而改变通电相电流的方向，并不影响转子转动的方向。 2、SRM控制方式 （1）斩波控制： 在SRM起动、低、中速运行时，电压不变，旋转电动势引起的压降小，电感上升期的时间长，而的值相当大，为避免电流脉冲峰值超过电流的允许值，采用滞环控制来限制电流。 如本文中的电流滞环控制模块的作用是实现电流斩波，两个输入分别为实际电流和参考电流，输出即作为SRM的输入信号，模块结构如图1-1所示。当A 相主开关开始导通，相电流I从零开始上升，当I超过参考电流且偏差大于滞环比较器的环宽时，即实际电流I大于电流上限值Imax，开始斩波；主开关器件关断，I下降，当I低于参考电流且偏差大于滞环比较器的环宽时，即实际电流I小于电流下限值控制Imin，主开关器件重新导通，I便开始上升，如此主开关器件反复通断，直到转子转到关断角的位置时，主开关器件关断，I一直下降到零。当转子转过一个周期后，这相电流斩波过程又开始重复。 一般斩波是在相电感变化区域内进行的，由于电机的平均电磁转矩与相电流I的平方成正比，因此通过设定相电流允许限值Imax和Imin，可使SRM工作在恒转矩区。在一个周期内，由于相绕组电感不同，电流的变化率也不同，因此，斩波频率疏密不均。在低电感区，斩波频率较高；高电感区，斩波频率下降。其电流波形如图1-2所示。 （2）角度控制： 直接调控主开关器件的导通角θon和关断角θoff，可以影响电机的励磁过程。通常导通角只能在电感不变和电感增大的区域，关断角只能在电感上升区域或电感最大区域，不能在电感下降区域。θon提前或θoff推后都增加励磁时间，增励
电励磁双凸极电机
有关“电励磁双凸极电机”的介绍 电励磁双凸极电机是一种特殊类型的电机，其结构和工作原理都有一定的特点。有关“电励磁双凸极电机”的介绍如下： 1.结构特点： ●电励磁双凸极电机主要由定子和转子组成。定子包括两个极芯和励磁绕组，而转子则 由永磁体构成。 ●定子的极芯上绕有励磁绕组，通常采用直流电源进行励磁。 ●转子由多个永磁体组成，这些永磁体在电机转动时产生磁场。 2.工作原理： ●当励磁绕组中通入直流电流时，会在定子极芯上产生磁场。这个磁场与转子上的永磁 体产生的磁场相互作用，从而产生转矩，使电机转动。 ●电励磁双凸极电机的转矩方向取决于励磁电流的方向。通过改变励磁电流的方向，可 以改变电机的旋转方向。 ●由于电励磁双凸极电机采用永磁体作为转子，因此其具有较高的效率和较小的体积。 3.应用： ●电励磁双凸极电机主要应用于汽车、摩托车、电动车等领域，作为驱动电机使用。 ●此外，由于其具有较高的效率和较小的体积，电励磁双凸极电机也被用于一些需要高 性能、小体积电机的场合。 4.优点： ●效率高：由于采用了永磁体作为转子，电励磁双凸极电机具有较高的效率。 ●体积小：相对于其他类型的电机，电励磁双凸极电机具有较小的体积，更适合于紧凑 型设备的驱动。 ●易于控制：通过改变励磁电流的方向，可以方便地改变电机的旋转方向。 5.缺点：
●成本高：由于采用了永磁体和励磁绕组等材料，电励磁双凸极电机的制造成本较高。 ●对温度敏感：永磁体的磁性能受温度影响较大，因此电励磁双凸极电机在高温环境下 可能会出现性能下降的情况。 总的来说，电励磁双凸极电机是一种高效、紧凑且易于控制的电机类型，适用于多种应用场景。
双向电动机工作原理
双向电动机工作原理 双向电动机是一种非常常见的电动机类型，其具有双向旋转的能力，能够根据不同的信号控制旋转方向。本文将介绍双向电动机的工作原 理及其应用。 一、工作原理 1.1 电磁力原理 双向电动机基于电磁力原理工作。它包含一个电动机本体以及用于 控制旋转方向的电路。电动机本体由电枢、磁极和永久磁铁组成。在 电动机本体的外部，通过电路给电动机提供直流电源。当电源接通时，电流流经电枢，产生的电磁力与永久磁铁产生的磁场相互作用，从而 导致电动机旋转。 1.2 正反转控制 为了实现双向旋转，控制电路起着关键作用。控制电路通常使用电 子元器件，如继电器、电子开关等。通过改变电流的流动路径，控制 电路可以使电动机正向或反向旋转。 1.3 开关信号 开关信号是用于控制电动机旋转方向的关键因素。通过将开关信号 传送到控制电路，我们可以实现电机的正向或反向旋转。开关信号可 以来自于各种输入设备，例如按钮、开关、传感器等。 二、应用领域
双向电动机由于其灵活性和可控性，在各种领域得到广泛应用。 2.1 汽车行业 在汽车行业中，双向电动机用于控制车辆的方向盘、车窗、天窗等部位。通过灵活控制电动机的旋转方向，实现车辆部位的开闭或者上下移动。 2.2 家电领域 在家电领域，双向电动机广泛应用于空调、洗衣机、洗碗机等家电产品。通过控制电动机的旋转方向，实现不同功能的操作，如空调的温度调节、洗衣机的搅拌、洗碗机的喷洒等。 2.3 自动化生产 双向电动机在自动化生产中具有重要作用。通过合理控制电动机的旋转方向和速度，实现生产线上物料的输送、加工等工作。 2.4 机械工程 在机械工程领域，双向电动机被广泛应用于各类机械设备，如起重机、机床、输送机等。通过控制电动机旋转方向和速度，实现机械设备的灵活操控。 三、结论 双向电动机是一种具有双向旋转能力的电动机，其工作原理基于电磁力原理和控制电路。通过改变电流的流动路径和控制电机旋转方向的开关信号，我们可以控制双向电动机的正向或反向旋转。双向电动
电动机和发电机的工作原理
电动机和发电机的工作原理 一、电动机的工作原理 电动机是将电能转化为机械能的设备。它是现代工业中最常见的设备之一，广 泛应用于各种机械设备和工业生产中。电动机的工作原理可以简单地描述为：通过在磁场中产生力矩，使电流导体受到力的作用而旋转。 1. 磁场的产生 电动机中通常有一个固定的磁场，可以通过永磁体或者电磁铁来实现。永磁体 是一种能产生恒定磁场的材料，而电磁铁则是通过通电产生磁场。磁场的作用是产生一个磁力场，这个磁力场可以使电流导体受到力的作用。 2. 电流的导体 电动机中有一个或多个电流导体，通常是一根绕制成线圈的导线。当电流通过 导线时，会在导线周围产生一个磁场，这个磁场与电动机中的磁场相互作用，从而产生力矩。 3. 力矩的产生 当电流通过电动机的导线时，由于导线周围的磁场与电动机中的磁场相互作用，导线会受到一个力的作用。这个力会使导线产生一个力矩，从而使导线开始旋转。这就是电动机的工作原理。 4. 控制电动机 为了控制电动机的转速和方向，通常需要使用一些电子器件，如电动机控制器。电动机控制器可以通过改变电流的大小和方向来控制电动机的运行。 二、发电机的工作原理
发电机是将机械能转化为电能的设备。它是电力系统中的重要组成部分，用于 产生交流电或直流电。发电机的工作原理可以简单地描述为：通过磁场与导线的相互作用，将机械能转化为电能。 1. 磁场的产生 发电机中通常有一个旋转的磁场，可以通过永磁体或者电磁铁来实现。与电动 机不同的是，发电机的磁场是旋转的。当磁场旋转时，会在附近的导线中产生电势差。 2. 导线的运动 发电机中有一个或多个导线，通常是绕制成线圈的导线。当导线处于磁场中时，磁场的旋转会导致导线中的电子受到力的作用，从而使导线开始运动。 3. 电能的产生 当导线运动时，导线中的电子会受到磁场力的作用而移动，从而在导线两端产 生电势差。这个电势差就是电能的产生。通过连接导线两端的电路，可以将这个电能转化为电流，从而实现电能的传输和使用。 4. 控制发电机 为了控制发电机的输出电压和频率，通常需要使用一些电子器件，如调压器和 调频器。调压器可以调节发电机的输出电压，而调频器可以调节发电机的输出频率。 总结： 电动机和发电机的工作原理都是通过磁场与导线的相互作用来实现能量转换。 电动机将电能转化为机械能，而发电机则将机械能转化为电能。了解电动机和发电机的工作原理对于理解电力系统和工业自动化等领域非常重要。这些设备的应用广泛，涉及到许多行业和领域，对于我们的生活和工作都有着重要的影响。
电动机的工作原理
电动机的工作原理 电动机是一种将电能转化为机械能的装置，广泛应用于工业生产、交通运输、 家用电器等领域。它通过电流在磁场中产生力矩，从而驱动机械运动。下面将详细介绍电动机的工作原理。 1. 电动机的基本构造 电动机主要由定子、转子、端盖、轴承等部件组成。定子是电动机的静止部分，通常由电磁线圈或永磁体组成。转子是电动机的旋转部分，通常由铜导线绕成线圈，通过轴承与定子连接。 2. 磁场的产生 电动机中的磁场可以由电磁线圈或永磁体产生。电磁线圈通常由绝缘铜线绕成，当电流通过线圈时，会产生磁场。永磁体则是一种具有恒定磁性的材料，能够产生稳定的磁场。 3. 动力的转换 当电流通过定子的线圈时，会在定子中产生磁场。这个磁场与转子中的磁场相 互作用，产生力矩，使转子开始旋转。这样，电能就被转化为了机械能。 4. 工作原理 电动机的工作原理可以分为直流电动机和交流电动机两种。 4.1 直流电动机 直流电动机是最简单的电动机类型之一。它由一个定子和一个转子构成。定子 上有若干个线圈，通常称为电枢线圈，用来产生磁场。转子上有若干个导线绕成的线圈，通常称为励磁线圈。当电流通过电枢线圈时，会在定子中产生磁场。同时，通过励磁线圈产生的磁场也会与定子的磁场相互作用，产生力矩，使转子开始旋转。
4.2 交流电动机 交流电动机是应用最广泛的电动机类型之一。它可以分为异步电动机和同步电动机两种。 4.2.1 异步电动机 异步电动机是最常见的交流电动机类型。它由定子和转子组成，定子上有若干个线圈，通常称为定子线圈。当交流电流通过定子线圈时，会在定子中产生旋转磁场。转子上的线圈则由短路铜环构成，称为转子线圈。转子线圈中的电流产生的磁场与定子磁场相互作用，产生力矩，使转子开始旋转。 4.2.2 同步电动机 同步电动机是一种特殊的交流电动机，它的转速与供电电源的频率和极对数成正比。同步电动机的转子上通常有一个永磁体或励磁线圈，用来产生磁场。当交流电流通过定子线圈时，会在定子中产生旋转磁场，与转子的磁场相互作用，使转子开始旋转。 5. 控制电动机 为了控制电动机的运行，通常需要使用电动机控制器。电动机控制器可以通过控制电流的大小和方向来控制电动机的转速和转向。常见的电动机控制器包括直流电机驱动器和交流电机驱动器。 总结： 电动机是一种将电能转化为机械能的装置，它通过电流在磁场中产生力矩，从而驱动机械运动。电动机的工作原理可以分为直流电动机和交流电动机两种。直流电动机通过电枢线圈和励磁线圈产生磁场，使转子开始旋转。交流电动机可以分为异步电动机和同步电动机，异步电动机通过定子线圈和转子线圈产生磁场，同步电动机的转速与供电电源的频率和极对数成正比。为了控制电动机的运行，通常需要使用电动机控制器。
开关磁阻电机原理动画演示_说明
开关磁阻电动机原理 资料根源：开关磁阻电动机（ SR）是近些年发展的新式调速电机，构造简单结实、调速范围宽 且性能好，现已宽泛用在仪器仪表、家电、电动汽车等领域。 下边经过一个开关磁阻电动机原理模型来介绍工作原理。 双凸极构造 磁阻电机的定子铁芯有六个齿极，由导磁优秀的硅钢片冲制后叠成，见下列图。 磁阻电机定子铁芯 磁阻电机的转子铁芯有四个齿极，由导磁优秀的硅钢片冲制后叠成，见下列图。 磁阻电机转子铁芯 与一般电机同样，转子与定子直接有很小空隙，转子可在定子内自由转动，见下列图。 双凸极构造的定子铁芯与转子铁芯 因为定子与转子都有突出的齿极，这类形式也称为双凸极构造。在定子齿极上绕有线圈（定子绕组），是向电机供给工作磁场的励磁绕组。 定子铁芯上有励磁绕组 在转子上没有线圈，这是磁阻电机的主要特色。在讲电动机工作原理经常用通电导线在磁场中受 力来解说电动机旋转的道理，但磁阻电机转子上没有线圈，也无“鼠笼”，那是靠什么力推进转子转 动呢磁阻电动机则是利用磁阻最小原理，也就是磁通老是沿磁阻最小的路径闭合，利用齿极间的吸引 力拉动转子旋转。 三相 6/4 构造工作原理 下边经过图示来说明转子的工作原理，下边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连结在一同（标有紫色圆点的线端连结在一同），构成一“相”，该电机有 3 相，联合定子与转子的极数就称该电机为三相 6/4 构造。在下列图标明的 A 相、 B 相、 C相线圈仅为后边剖析磁路带来方便，其实不是连结一般的三相沟通电。 磁阻电机励磁绕组散布图 在下边有一组磁阻电动机运行原理动画的截图，从中我们将看到磁阻电动机是怎样转动起来的。A 相、 B 相、 C 相线圈由开关控制电流通断，图中红色的线圈是通电线圈，黄色的线圈没有电流经过； 经过定子与转子的深蓝色线是磁力线；商定转子启动前的转角为0 度。 从左面图起， A 相线圈接通电源产生磁通，磁力线从近来的转子齿极经过转子铁芯，磁力线可看 成极有弹力的线，在磁力的牵引下转子开始异时针转动；中间图是转子转了 10 度的图，右边图是转到 20 度的图，磁力向来牵引转子转到 30 度为止，到了 30 度转子不再转动，此时磁路最短。 磁阻电机工作原理表示图-1 为了使转子持续转动，在转子转到 30 度前已切断 A 相电源在 30 度时接通的转子齿极经过转子铁芯，见下左图，于是转子持续转动。中间图是转子转到转到50 度的图，磁力向来牵引转子转到 60 度为止。B 相电源，磁通从近来 40 度的图，右边图是