開關磁阻電機課件

電機可以根據(jù)轉矩產(chǎn)生的機理粗略的分為兩大類：一類是由電磁作用原理產(chǎn)生轉矩；另一類是由磁阻變化原理產(chǎn)生轉矩。在第一類電機中，運動是定、轉子兩個磁場相互作用的結果。這種相互作用產(chǎn)生使兩個磁場趨于同向的電磁轉矩，這類似于兩個磁鐵的同極性相排斥、異極性相吸引的現(xiàn)象。目前大部分電機都是遵循這一原理，例如一般的直流電機和交流電機。第二類的電機，運動是由定、轉子間氣隙磁阻的變化產(chǎn)生的。當定子繞組通電時，產(chǎn)坐一個單相磁場，其分鈾要遵循“磁阻最小原則”，即磁通總要沿著磁阻最小的路徑閉合。因此，當轉子軸線與定子磁極的軸線不重合時，便公有磁阻力作用在轉子上并產(chǎn)生轉矩使其趨向于磁阻最小的位置。即兩軸線重合位置，這類似于磁鐵吸引鐵質(zhì)物質(zhì)的現(xiàn)象。開關磁阻電機就是屬于這一類型的電機。兩類不同機理的電動機電機可以根據(jù)轉矩產(chǎn)生的機理粗略的分為兩大類：1開關磁阻電機的最早文獻卻可追溯到1838年，英格蘭學者Davidson制造了一臺用以推動蓄電池機車的驅動系統(tǒng)。70年代左右，英國Leeds大學步進電機和磁阻電機研究小組首創(chuàng)了一臺現(xiàn)代開關磁阻電機的雛形。1980年，Lawrenson及其同事在ICEM會議上，發(fā)表著名論文“開關磁阻調(diào)速電動機”，系統(tǒng)地介紹了他們的工作成果，闡述了SR電機的原理及設計特點，在國際上奠定了現(xiàn)代SR電機的地位，這也標志著SRD正式得到國際認證。從此，世界上大批學者投入到SR電機的研究領域。到日前為止，在SRD系統(tǒng)的開發(fā)研制方面，英國一直處于國際領先地位。除英國外，美國、中國、加拿大、印度、韓國等國家也都開展了SRD系統(tǒng)的研究工作。通過20多年的研究和改進，SRD的性能不斷提高，目前已能在數(shù)百瓦到數(shù)百千瓦的功率范圍內(nèi)使其性能不低于其他形式的電機。開關磁阻電機發(fā)展歷史開關磁阻電機的最早文獻卻可追溯到1838年，英格蘭學者Dav22.1SRD傳動系統(tǒng)SRD傳動系統(tǒng)的組成2.1SRD傳動系統(tǒng)SRD傳動系統(tǒng)的組成3SRD傳動系統(tǒng)的組成SRD傳動系統(tǒng)的組成4SR電動機定、轉子實際結構

SR電動機定、轉子實際結構5SR電動機定、轉子實際結構

SR電動機定、轉子實際結構6工作機理開關磁阻電機的工作機理基于磁通總是沿磁導最大的路徑閉合的原理。當定、轉子齒中心線不重合、磁導不為最大時，磁場就會產(chǎn)生磁拉力，形成磁阻轉矩，使轉子轉到磁導最大的位置。當向定子各相繞組中依次通入電流時，電機轉子將一步一步地沿著通電相序相反的方向轉動。如果改變定子各相的通電次序，電機將改變轉向。但相電流通流方向的改變是不會影響轉子的轉向的。工作機理開關磁阻電機的工作機理基于磁通總是沿磁導最大的路徑閉7磁阻電動機是利用磁阻最小原理，也就是磁通總是沿磁阻最小的路徑閉合，利用磁引力拉動轉子旋轉。3定子集中繞阻、繞組為單方向通電相數(shù)3456789到日前為止，在SRD系統(tǒng)的開發(fā)研制方面，英國一直處于國際領先地位。但相電流通流方向的改變是不會影響轉子的轉向的。這種相互作用產(chǎn)生使兩個磁場趨于同向的電磁轉矩，這類似于兩個磁鐵的同極性相排斥、異極性相吸引的現(xiàn)象。起動電流小，啟動轉矩大A、B、C各相線圈輪流通電視乎簡單，實際情況要復雜些，線圈切斷電源后產(chǎn)生的自感電流不會立即消失，要提前關斷電源進行續(xù)流；開關磁阻電動機的相數(shù)與結構定子極數(shù)681012141618除英國外，美國、中國、加拿大、印度、韓國等國家也都開展了SRD系統(tǒng)的研究工作。定子極數(shù)681012141618這就是磁阻電動機的工作原理。1、為了避免單邊磁拉力，徑向必須對稱，所以雙凸極的定子和轉子齒槽數(shù)應為偶數(shù)。在轉子上沒有線圈，這是磁阻電機的主要特點。2定子上空間相對的兩個極上的線圈串聯(lián)或并聯(lián)構成一相繞組功率變換器電路簡單、可靠性高相數(shù)越大，轉矩脈動越小，但成本越高，故常用三相、四相，還有人在研究兩相、單相SRM2定子上空間相對的兩個極上的線圈串聯(lián)或并聯(lián)構成一相繞組一、開關磁阻電機（SwitchedReluctanceMotor)

1.結構特點1定子和轉子均為凸極結構；2定子上空間相對的兩個極上的線圈串聯(lián)或并聯(lián)構成一相繞組3定子集中繞阻、繞組為單方向通電4轉子上無繞組5最常見的組合為6/4極，8/6極或12/8極。磁阻電動機是利用磁阻最小原理，也就是磁通總是沿磁阻最小的路徑8運行原理：磁阻最小原理電機原理演示磁通總要沿著磁阻最小路徑閉合，一定形狀的鐵心在移動到最小磁阻位置時，必定使自己的軸線與主磁場的軸線重合A-A’通電?

1-1‘與A-A’重合B-B’通電?

2-2‘與B-B’重合C-C’通電?

3-3‘與C-C’重合D-D’通電?

1-1‘與D-D’重合依次給A-B-C-D繞組通電，轉子逆勵磁順序方向連續(xù)旋轉運行原理：磁阻最小原理電機原理演示磁通總要沿著磁阻最小路徑閉9下面通過一個開關磁阻電動機原理模型來介紹工作原理。電機的定子鐵芯有六個齒極，由導磁良好的硅鋼片沖制。電機的轉子鐵芯有四個齒極，由導磁良好的硅鋼片沖制。下面通過一個開關磁阻電動機原理模型來介紹工作原理。電機的定子10轉子極數(shù)46810121416定子極數(shù)68101214161870年代左右，英國Leeds大學步進電機和磁阻電機研究小組首創(chuàng)了一臺現(xiàn)代開關磁阻電機的雛形。在下圖標注的A、B、C相線圈僅為后面分析磁路帶來方便，并不是連接三相交流電。低于三相的SRM沒有自起動能力一、開關磁阻電機（SwitchedReluctanceMotor)低于三相的SRM沒有自起動能力6)可控參數(shù)多，調(diào)速性能好控制開關磁阻電動機的主要運行參數(shù)和常用方法至少有四種:相開通角,相關斷角,相電流幅值,相繞組電壓。調(diào)節(jié)電動機的轉速、轉矩也要調(diào)整開關時間，各相線圈開通與關斷時間與轉子定子間的相對位置直接相關，故電機還裝有轉子位置檢測裝置為準時開關各相線圈電流提供依據(jù)，何相線圈何時通斷必須根據(jù)轉子轉到的位置與控制參數(shù)決定。通過20多年的研究和改進，SRD的性能不斷提高，目前已能在數(shù)百瓦到數(shù)百千瓦的功率范圍內(nèi)使其性能不低于其他形式的電機。4TNIM:6-7IN,2-3TN）1、依次給A-B-C-A繞組通電，轉子逆勵磁順序方向連續(xù)旋轉。3、步距角qb=tr/m=360/(mNr)開關磁阻電動機的相數(shù)與結構為加大力矩相鄰相線圈有電流的時間會有部分重合；5kW、1500r/min幾種調(diào)速系統(tǒng)性能比較3、步距角qb=tr/m=360/(mNr)1、為了避免單邊磁拉力，徑向必須對稱，所以雙凸極的定子和轉子齒槽數(shù)應為偶數(shù)。D-D’通電?1-1‘與D-D’重合在定子齒極上繞有線圈（定子繞組），用來向電機提供工作磁場。SR電機轉子上無繞組，系統(tǒng)在低速運行時，不僅轉矩大，而且轉子發(fā)熱不嚴重。定子極數(shù)681012141618

由于定子與轉子都有凸起的齒極，這種形式也稱為雙凸極結構。在定子齒極上繞有線圈（定子繞組），用來向電機提供工作磁場。在轉子上沒有線圈，這是磁阻電機的主要特點。轉子極數(shù)46811

在講電動機工作原理時常用通電導線在磁場中受力來解釋電動機旋轉的道理，磁阻電機轉子上沒有繞組，那是靠什么力推動轉子轉動呢？

磁阻電動機是利用磁阻最小原理，也就是磁通總是沿磁阻最小的路徑閉合，利用磁引力拉動轉子旋轉。在講電動機工作原理時常用通電導線在磁場中受力12下面通過圖示來說明轉子的工作原理，下面是磁阻電動機的正視圖，定子六個齒極上繞有線圈，徑向相對的兩個線圈是連接在一起的，組成一“相”，該電機有3相，結合定子與轉子的極數(shù)就稱該電機為三相6/4結構。在下圖標注的A、B、C相線圈僅為后面分析磁路帶來方便，并不是連接三相交流電。下面通過圖示來說明轉子的工作原理，下面是磁阻電動機的正視圖，13在下面有一組磁阻電動機運轉原理動畫的截圖，從中我們將看到磁阻電動機是如何轉動起來的，圖中紅色的線圈是通電線圈，黃色的線圈沒有電流通過；通過定子與轉子的深藍色線是磁力線；把轉子啟動前的轉角定為0度。從左面圖起，A相線圈接通電源產(chǎn)生磁通，磁力線從最近的轉子齒極通過轉子鐵芯，磁力線可看成極有彈力的線，在磁力的牽引下轉子開始逆時針轉動；中間圖是轉子轉了10度的圖，右面圖是轉到20度的圖，磁力一直牽引轉子轉到30度為止，到了30度轉子不再轉動，此時磁路最短。在下面有一組磁阻電動機運轉原理動畫的截圖，從中我們將看到磁阻14為了使轉子繼續(xù)轉動，在轉子轉到30度前已切斷A相電源在30度接通B相電源，磁通從最近的轉子齒極通過轉子鐵芯，見下左圖，于是轉子繼續(xù)轉動。中間圖是轉子轉到40度的圖，右面圖是轉到50度的圖，磁力一直牽引轉子轉到60度為止。為了使轉子繼續(xù)轉動，在轉子轉到30度前已切斷A相電源在30度15在轉子轉到60度前切斷B相電源在60度時接通C相電源，磁通從最近的轉子齒極通過轉子鐵芯，見下左圖。轉子繼續(xù)轉動，中間圖是轉子轉到70度的圖，右面圖是轉到80度的圖，磁力一直牽引轉子轉到90度為止。當轉子轉到90度前切斷C相電源，轉子在90度的狀態(tài)與前面0度開始時一樣，重復前面過程，接通A相電源，轉子繼續(xù)轉動，這樣不停的重復下去，轉子就會不停的旋轉。這就是磁阻電動機的工作原理。由于是運用了利用磁阻最小原理，故稱為磁阻電動機，又由于線圈電流通斷、磁通狀態(tài)直接受開關控制，故稱為開關磁阻電動機。在轉子轉到60度前切斷B相電源在60度時接通C相電源，磁通從16向線圈供電的開關是用開關晶體管進行的，下面就是三相線圈與開關晶體管的連接示意圖，BG1、BG2、BG3是三個開關晶體管，分別控制三相線圈A、B、C的電流通斷，三極管旁邊并聯(lián)的二極管是用來續(xù)流的。由于電機靠磁阻工作，跟磁通方向無關，即跟電流方向無關，故在上面運行圖中沒有標明磁力線的方向。A、B、C各相線圈輪流通電視乎簡單，實際情況要復雜些，線圈切斷電源后產(chǎn)生的自感電流不會立即消失，要提前關斷電源進行續(xù)流；為加大力矩相鄰相線圈有電流的時間會有部分重合；調(diào)節(jié)電動機的轉速、轉矩也要調(diào)整開關時間，各相線圈開通與關斷時間與轉子定子間的相對位置直接相關，故電機還裝有轉子位置檢測裝置為準時開關各相線圈電流提供依據(jù)，何相線圈何時通斷必須根據(jù)轉子轉到的位置與控制參數(shù)決定。向線圈供電的開關是用開關晶體管進行的，下面就是三相線圈與開關17轉速的計算設：定子繞組為m相，定子齒數(shù)Ns=2m，轉子齒數(shù)為Nr。當定子繞組輪流通電一次時，轉子轉過一個轉子齒距。這樣定子需輪流通電Nr次轉子才轉過一周，故電機轉速n(r/min)與相繞組電壓的開關頻率fph之間的關系為給定子相繞組供電的功率變換器輸出電流脈動頻率則為

轉速的計算設：定子繞組為m相，定子齒數(shù)Ns=2m，轉子齒數(shù)181、依次給A-B-C-A繞組通電，轉子逆勵磁順序方向連續(xù)旋轉。改變繞組導通順序，就可改變電機的轉向。2、通電一周期，轉過一個轉子極距tr=360/Nr3、步距角qb=tr/m=360/(mNr)4、轉矩方向與電流無關,但轉矩存在脈動。5、需要根據(jù)定、轉子相對位置投入激勵。不能像普通異步電機一樣直接投入電網(wǎng)運行，需要與控制器一同使用。結論：1、依次給A-B-C-A繞組通電，轉子逆勵磁順序方向連續(xù)旋轉19開關磁阻電動機的相數(shù)與結構

相數(shù)與級數(shù)關系1、為了避免單邊磁拉力，徑向必須對稱，所以雙凸極的定子和轉子齒槽數(shù)應為偶數(shù)。2、定子和轉子齒槽數(shù)不相等，但應盡量接近。因為當定子和轉子齒槽數(shù)相近時，就可能加大定子相繞組電感隨轉角的平均變化率，這是提高電機出力的重要因素。開關磁阻電動機的相數(shù)與結構相數(shù)與級數(shù)關系1、為了避免單邊磁20SR電動機常用的相數(shù)與極數(shù)組合

SR電動機常用的相數(shù)與極數(shù)組合21相數(shù)越大，轉矩脈動越小，但成本越高，故常用三相、四相，還有人在研究兩相、單相SRM5kW、1500r/min幾種調(diào)速系統(tǒng)性能比較轉子極數(shù)46810121416開關磁阻電機的最早文獻卻可追溯到1838年，英格蘭學者Davidson制造了一臺用以推動蓄電池機車的驅動系統(tǒng)。但相電流通流方向的改變是不會影響轉子的轉向的。目前大部分電機都是遵循這一原理，例如一般的直流電機和交流電機。A-A’通電?1-1‘與A-A’重合到日前為止，在SRD系統(tǒng)的開發(fā)研制方面，英國一直處于國際領先地位。當定、轉子齒中心線不重合、磁導不為最大時，磁場就會產(chǎn)生磁拉力，形成磁阻轉矩，使轉子轉到磁導最大的位置。下面通過圖示來說明轉子的工作原理，下面是磁阻電動機的正視圖，定子六個齒極上繞有線圈，徑向相對的兩個線圈是連接在一起的，組成一“相”，該電機有3相，結合定子與轉子的極數(shù)就稱該電機為三相6/4結構。B-B’通電?2-2‘與B-B’重合（2）4-phase8statorpole/6rotorpole轉子極數(shù)46810121416因為當定子和轉子齒槽數(shù)相近時，就可能加大定子相繞組電感隨轉角的平均變化率，這是提高電機出力的重要因素。3、步距角qb=tr/m=360/(mNr)SR電機轉子上沒有任何形式的繞組、永磁體、滑環(huán)等，定子上只有簡單的集中繞組，繞組端部較短，沒有相間跨接線，因此SR電機的結構比鼠籠式感應電動機還要簡單。由于定子與轉子都有凸起的齒極，這種形式也稱為雙凸極結構。SR電動機常用的相數(shù)與極數(shù)組合轉子極數(shù)46810121416在講電動機工作原理時常用通電導線在磁場中受力來解釋電動機旋轉的道理，磁阻電機轉子上沒有繞組，那是靠什么力推動轉子轉動呢？除英國外，美國、中國、加拿大、印度、韓國等國家也都開展了SRD系統(tǒng)的研究工作。

相數(shù)3456789定子極數(shù)681012141618轉子極數(shù)46810121416步進角(度)3015964.283.212.5SR電機常用方案相數(shù)與轉矩、性能關系：相數(shù)越大，轉矩脈動越小，但成本越高，故常用三相、四相，還有人在研究兩相、單相SRM低于三相的SRM沒有自起動能力相數(shù)越大，轉矩脈動越小，但成本越高，故常用三相、四相，還有人22（1）2-phase4statorpole/2rotorpole（2）4-phase8statorpole/6rotorpole（3）3-phase6statorpole/4rotorpole（4）5-phase10statorpole/8rotorpole（1）2-phase4statorpole/2ro23開關磁阻電機課件24利用永磁體輔助起動的單相SR電動機

利用永磁體輔助起動的單相SR電動機25開關磁阻電機的優(yōu)缺點SR電機轉子上沒有任何形式的繞組、永磁體、滑環(huán)等，定子上只有簡單的集中繞組，繞組端部較短，沒有相間跨接線，因此SR電機的結構比鼠籠式感應電動機還要簡單。SR電機的材料利用系數(shù)高，與直流電機甚至感應電機相比，體積小、堅固、維護量小。由于SR電機的轉矩與電流極性無關，只需要單方向的電流激勵，因此在理論上功率變換器電路中每相可以只用一個可控開關元件，而且每個可控開關元件都與電機繞組串聯(lián)，不會出現(xiàn)像交流電機PWM逆變器那樣有電源直通短路的危險，所以功率變換器電路簡單，可靠性高。SR電機轉子上無繞組，系統(tǒng)在低速運行時，不僅轉矩大，而且轉子發(fā)熱不嚴重。SRD系統(tǒng)可以通過對電流的導通、斷開以及電流幅值等的控制，易于實現(xiàn)系統(tǒng)的軟啟動，四象限運行和寬廣的恒功率范圍。SRD系統(tǒng)的容錯能力強，在缺相的情況下仍然能可靠運行。SR電機原有的轉矩脈動大、噪聲大的缺點通過技術的進步也已經(jīng)可以解決。開關磁阻電機的優(yōu)缺點26特點1)電動機結構簡單、成本低、適用于高速

SR電機轉子上沒有任何形式的繞組、永磁體、滑環(huán)等，定子上只有簡單的集中繞組，繞組端部較短，沒有相間跨接線，因此SR電機的結構比鼠籠式感應電動機還要簡單。2)功率電路簡單可靠因為電動機轉矩方向與繞組電流方向無關，即只需單方向繞組電流，故功率電路可以做到每相一個功率開關。特點1)電動機結構簡單、成本低、適用于高速27SRD特點：3)各相獨立工作，可構成極高可靠性系統(tǒng)從電動機的電磁結構上看，各相繞組和磁路相互獨立，各自在一定軸角范圍內(nèi)產(chǎn)生電磁轉矩。而不像在一般電動機中必須在各相繞組和磁路共同作用下產(chǎn)生一個圓形旋轉磁場，電動機才能正常運轉。4)高起動轉矩，低起動電流控制器從電源側吸收較少的電流，在電機側得到較大的起動轉矩是本系統(tǒng)的一大特點。

（SR:0.4IN,1.4TNIM:6-7IN,2-3TN）SRD特點：3)各相獨立工作，可構成極高可靠性系統(tǒng)從電動機28SRD特點：5)適用于頻繁起停及正反向轉運行

SRD系統(tǒng)具有的高起動轉矩，低起動電流的特點，使之在起動過程中電流沖擊小，電動機和控制器發(fā)熱較連續(xù)額定運行時還小。6)可控參數(shù)多，調(diào)速性能好控制開關磁阻電動機的主要運行參數(shù)和常用方法至少有四種:相開通角,相關斷角,相電流幅值,相繞組電壓。SRD特點：5)適用于頻繁起停及正反向轉運行SRD系統(tǒng)具297)效率高，損耗小

SRD系統(tǒng)是一種非常高效的調(diào)速系統(tǒng)。8)可通過機和電的統(tǒng)一協(xié)調(diào)設計滿足各種特殊使用要求。9)缺點：轉矩脈動、振動、噪聲但可通過特殊設計克服SRD特點：7)效率高，損耗小SRD系統(tǒng)是一種非常高效的調(diào)速系統(tǒng)。S3031SRD的特點SR電機結構簡單、堅固、維護量小功率變換器電路簡單、可靠性高可以在寬廣的速度和負載范圍內(nèi)高效率運行控制方便、靈活，易于實現(xiàn)四象限運行起動電流小，啟動轉矩大容錯能力強，在缺相情況下仍能可靠運行轉矩脈動大振動與噪聲大31SRD的特點SR電機結構簡單、堅固、維護量小31發(fā)展概況7.5kW、1500r/min幾種調(diào)速系統(tǒng)性能比較

發(fā)展概況7.5kW、1500r/min幾種調(diào)速系統(tǒng)性能32的應用與研究動向

開關磁阻電動機（SwitchedReluctanceDrive：SRD）是繼變頻調(diào)速系統(tǒng)、無刷直流電動機調(diào)速系統(tǒng)之后發(fā)展起來的最新一代無級調(diào)速系統(tǒng)，是集現(xiàn)代微電子技術、數(shù)字技術、電力電子技術、紅外光電技術及現(xiàn)代電磁理論、設計和制作技術為一體的光、機、電一體化高新技術。

它具有調(diào)速系統(tǒng)兼具直流、交流兩類調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點。 英、美等經(jīng)濟發(fā)達國家對開關磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)的研究起步較早，并已取得顯著效果，產(chǎn)品功率等級從數(shù)w直到數(shù)百kw，廣泛應用于家用電器、航空、航天、電子、機械及電動車輛等領域。的應用與研究動向開關磁阻電動機（Switch33目前大部分電機都是遵循這一原理，例如一般的直流電機和交流電機。4TNIM:6-7IN,2-3TN）磁阻電動機是利用磁阻最小原理，也就是磁通總是沿磁阻最小的路徑閉合，利用磁引力拉動轉子旋轉。SRD系統(tǒng)可以通過對電流的導通、斷開以及電流幅值等的控制，易于實現(xiàn)系統(tǒng)的軟啟動，四象限運行和寬廣的恒功率范圍。定子極數(shù)681012141618這樣定子需輪流通電Nr次轉子才轉過一周，故電機轉速n(r/min)與相繞組電壓的開關頻率fph之間的關系為另一類是由磁阻變化原理產(chǎn)生轉矩。在下面有一組磁阻電動機運轉原理動畫的截圖，從中我們將看到磁阻電動機是如何轉動起來的，圖中紅色的線圈是通電線圈，黃色的線圈沒有電流通過；2、定子和轉子齒槽數(shù)不相等，但應盡量接近。目前大部分電機都是遵循這一原理，例如一般的直流電機和交流電機。定子極數(shù)681012141618下面通過圖示來說明轉子的工作原理，下面是磁阻電動機的正視圖，定子六個齒極上繞有線圈，徑向相對的兩個線圈是連接在一起的，組成一“相”，該電機有3相，結合定子與轉子的極數(shù)就稱該電機為三相6/4結構。相數(shù)越大，轉矩脈動越小，但成本越高，故常用三相、四相，還有人在研究兩相、單相SRM調(diào)節(jié)電動機的轉速、轉矩也要調(diào)整開關時間，各相線圈開通與關斷時間與轉子定子間的相對位置直接相關，故電機還裝有轉子位置檢測裝置為準時開關各相線圈電流提供依據(jù)，何相線圈何時通斷必須根據(jù)轉子轉到的位置與控制參數(shù)決定。開關磁阻電動機的相數(shù)與結構1定子和轉子均為凸極結構；定子極數(shù)681012141618定子極數(shù)681012141618到日前為止，在SRD系統(tǒng)的開發(fā)研制方面，英國一直處于國際領先地位。到日前為止，在SRD系統(tǒng)的開發(fā)研制方面，英國一直處于國際領先地位。利用永磁體輔助起動的單相SR電動機5kW、1500r/min幾種調(diào)速系統(tǒng)性能比較目前大部分電機都是遵循這一原理，例如一般的直流電機和交流電機34開關磁阻電機課件35開關磁阻電機課件36開關磁阻電機課件37開關磁阻電機課件38開關磁阻電機課件39開關磁阻電機課件40開關磁阻電動機的相數(shù)與結構2、通電一周期，轉過一個轉子極距tr=360/Nr1、依次給A-B-C-A繞組通電，轉子逆勵磁順序方向連續(xù)旋轉。開關磁阻電機的最早文獻卻可追溯到1838年，英格蘭學者Davidson制造了一臺用以推動蓄電池機車的驅動系統(tǒng)。相數(shù)越大，轉矩脈動越小，但成本越高，故常用三相、四相，還有人在研究兩相、單相SRM另一類是由磁阻變化原理產(chǎn)生轉矩。由于電機靠磁阻工作，跟磁通方向無關，即跟電流方向無關，故在上面運行圖中沒有標明磁力線的方向。開關磁阻電動機的相數(shù)與結構但相電流通流方向的改變是不會影響轉子的轉向的。第二類的電機，運動是由定、轉子間氣隙磁阻的變化產(chǎn)生的。1、依次給A-B-C-A繞組通電，轉子逆勵磁順序方向連續(xù)旋轉。利用永磁體輔助起動的單相SR電動機3、步距角qb=tr/m=360/(mNr)到日前為止，在SRD系統(tǒng)的開發(fā)研制方面，英國一直處于國際領先地位。調(diào)節(jié)電動機的轉速、轉矩也要調(diào)整開關時間，各相線圈開通與關斷時間與轉子定子間的相對位置直接相關，故電機還裝有轉子位置檢測裝置為準時開關各相線圈電流提供依據(jù)，何相線圈何時通斷必須根據(jù)轉子轉到的位置與控制參數(shù)決定。定子極數(shù)681012141618目前大部分電機都是遵循這一原理，例如一般的直流電機和交流電機。定子極數(shù)681012141618SR電機原有的轉矩脈動大、噪聲大的缺點通過技術的進步也已經(jīng)可以解決。定子極數(shù)681012141618從此，世界上大批學者投入到SR電機的研究領域。磁阻電動機是利用磁阻最小原理，也就是磁通總是沿磁阻最小的路徑閉合，利用磁引力拉動轉子旋轉。開關磁阻電動機的相數(shù)與結構41開關磁阻電機課件42SRD傳動系統(tǒng)的組成SRD傳動系統(tǒng)的組成43轉速的計算設：定子繞組為m相，定子齒數(shù)Ns=2m，轉子齒數(shù)為Nr。當定子繞組輪流通電一次時，轉子轉過一個轉子齒距。這樣定子需輪流通電Nr次轉子才轉過一周，故電機轉速n(r/min)與相繞組電壓的開關頻率fph之間的關系為給定子相繞組供電的功率變換器輸出電流脈動頻率則為

轉速的計算設：定子繞組為m相，定子齒數(shù)Ns=2m，轉子齒數(shù)44開關磁阻電動機的相數(shù)與結構

相數(shù)與級數(shù)關系1、為了避免單邊磁拉力，徑向必須對稱，所以雙凸極的定子和轉子齒槽數(shù)應為偶數(shù)。2、定子和轉子齒槽數(shù)不相等，但應盡量接近。因為當定子和轉子齒槽數(shù)相近時，就可能加大定子相繞組電感隨轉角的平均變化率，這是提高電機出力的重要因素。開關磁阻電動機的相數(shù)與結構相數(shù)與級數(shù)關系1、為了避免單邊磁45

相數(shù)3456789定子極數(shù)681012141618轉子極數(shù)46810121416步進角(度)3015964.283.212.5SR電機常用方案相數(shù)與轉矩、性能關系：相數(shù)越大，轉矩脈動越小，但成本越高，故常用三相、四相，還有人在研究兩相、單相SRM低于三相的SRM沒有自起動能力相數(shù)3446開關磁阻電機課件47開關磁阻電機課件48開關磁阻電機課件49這種相互作用產(chǎn)生使兩個磁場趨于同向的電磁轉矩，這類似于兩個磁鐵的同極性相排斥、異極性相吸引的現(xiàn)象。設：定子繞組為m相，定子齒數(shù)Ns=2m，轉子齒數(shù)為Nr。6)可控參數(shù)多，調(diào)速性能好控制開關磁阻電動機的主要運行參數(shù)和常用方法至少有四種:相開通角,相關斷角,相電流幅值,相繞組電壓。從此，世界上大批學者投入到SR電機的研究領域。步進角(度)3015964.（2）4-phase8statorpole/6rotorpoleSR電機轉子上沒有任何形式的繞組、永磁體、滑環(huán)等，定子上只有簡單的集中繞組，繞組端部較短，沒有相間跨接線，因此SR電機的結構比鼠籠式感應電動機還要簡單。（3）3-phase6statorpole/4rotorpole當轉子轉到90度前切斷C相電源，轉子在90度的狀態(tài)與前面0度開始時一樣，重復前面過程，接通A相電源，轉子繼續(xù)轉動，這樣不停的重復下去，轉子就會不停的旋轉。1、依次給A-B-C-A繞組通電，轉子逆勵磁順序方向連續(xù)旋轉。電機的轉子鐵芯有四個齒極，由導磁良好的硅鋼片沖制。給定子相繞組供電的功率變換器輸出電流脈動頻率則為在定子齒極上繞有線圈（定子繞組），用來向電機提供工作磁場。1定子和轉子均為凸極結構；利用永磁體輔助起動的單相SR電動機7)效率高，損耗小SRD系統(tǒng)是一種非常高效的調(diào)速系統(tǒng)。磁阻電動機是利用磁阻最小原理，也就是磁通總是沿磁阻最小的路徑閉合，利用磁引力拉動轉子旋轉。目前大部分電機都是遵循這一原理，例如一般的直流電機和交流電機。開關磁阻電機的最早文獻卻可追溯到1838年，英格蘭學者Davidson制造了一臺用以推動蓄電池機車的驅動系統(tǒng)。由于是運用了利用磁阻最小原理，故稱為磁阻電動機，又由于線圈電流通斷、磁通狀態(tài)直接受開關控制，故稱為開關磁阻電動機。D-D’通電?1-1‘與D-D’重合向線圈供電的開關是用開關晶體管進行的，下面就是三相線圈與開關晶體管的連接示意圖，BG1、BG2、BG3是三個開關晶體管，分別控制三相線圈A、B、C的電流通斷，三極管旁邊并聯(lián)的二極管是用來續(xù)流的。調(diào)節(jié)電動機的轉速、轉矩也要調(diào)整開關時間，各相線圈開通與關斷時間與轉子定子間的相對位置直接相關，故電機還裝有轉子位置檢測裝置為準時開關各相線圈電流提供依據(jù)，何相線圈何時通斷必須根據(jù)轉子轉到的位置與控制參數(shù)決定。相數(shù)3456789利用永磁體輔助起動的單相SR電動機定子極數(shù)681012141618電機的轉子鐵芯有四個齒極，由導磁良好的硅鋼片沖制。低于三相的SRM沒有自起動能力2、通電一周期，轉過一個轉子極距tr=360/Nr轉子極數(shù)46810121416相數(shù)3456789容錯能力強，在缺相情況下仍能可靠運行D-D’通電?1-1‘與D-D’重合SR電機轉子上沒有任何形式的繞組、永磁體、滑環(huán)等，定子上只有簡單的集中繞組，繞組端部較短，沒有相間跨接線，因此SR電機的結構比鼠籠式感應電動機還要簡單?？刂品奖恪㈧`活，易于實現(xiàn)四象限運行5最常見的組合為6/4極，8/6極或12/8極。3、步距角qb=tr/m=360/(mNr)當定子繞組輪流通電一次時，轉子轉過一個轉子齒距。在講電動機工作原理時常用通電導線在磁場中受力來解釋電動機旋轉的道理，磁阻電機轉子上沒有繞組，那是靠什么力推動轉子轉動呢？5)適用于頻繁起停及正反向轉運行SRD系統(tǒng)具有的高起動轉矩，低起動電流的特點，使之在起動過程中電流沖擊小，電動機和控制器發(fā)熱較連續(xù)額定運行時還小。SRD系統(tǒng)可以通過對電流的導通、斷開以及電流幅值等的控制，易于實現(xiàn)系統(tǒng)的軟啟動，四象限運行和寬廣的恒功率范圍。步進角(度)3015964.3定子集中繞阻、繞組為單方向通電運行原理：磁阻最小原理在講電動機工作原理時常用通電導線在磁場中受力來解釋電動機旋轉的道理，磁阻電機轉子上沒有繞組，那是靠什么力推動轉子轉動呢？由于定子與轉子都有凸起的齒極，這種形式也稱為雙凸極結構。2、通電一周期，轉過一個轉子極距tr=360/Nr低于三相的SRM沒有自起動能力A-A’通電?1-1‘與A-A’重合給定子相繞組供電的功率變換器輸出電流脈動頻率則為在定子齒極上繞有線圈（定子繞組），用來向電機提供工作磁場。2、通電一周期，轉過一個轉子極距tr=360/Nr而不像在一般電動機中必須在各相繞組和磁路共同作用下產(chǎn)生一個圓形旋轉磁場，電動機才能正常運轉。3、步距角qb=tr/m=360/(mNr)調(diào)節(jié)電動機的轉速、轉矩也要調(diào)整開關時間，各相線圈開通與關斷時間與轉子定子間的相對位置直接相關，故電機還裝有轉子位置檢測裝置為準時開關各相線圈電流提供依據(jù)，何相線圈何時通斷必須根據(jù)轉子轉到的位置與控制參數(shù)決定。中間圖是轉子轉到40度的圖，右面圖是轉到50度的圖，磁力一直牽引轉子轉到60度為止。到日前為止，在SRD系統(tǒng)的開發(fā)研制方面，英國一直處于國際領先地位。開關磁阻電動機的相數(shù)與結構一、開關磁阻電機（SwitchedReluctanceMotor)相數(shù)3456789開關磁阻電動機（SwitchedReluctanceDrive：SRD）是繼變頻調(diào)速系統(tǒng)、無刷直流電動機調(diào)速系統(tǒng)之后發(fā)展起來的最新一代無級調(diào)速系統(tǒng)，是集現(xiàn)代微電子技術、數(shù)字技術、電力電子技術、紅外光電技術及現(xiàn)代電磁理論、設計和制作技術為一體的光、機、電一體化高新技術。1980年，Lawrenson及其同事在ICEM會議上，發(fā)表著名論文“開關磁阻調(diào)速電動機”，系統(tǒng)地介紹了他們的工作成果，闡述了SR電機的原理及設計特點，在國際上奠定了現(xiàn)代SR電機的地位，這也標志著SRD正式得到國際認證。但相電流通流方向的改變是不會影響轉子的轉向的。磁阻電動機是利用磁阻最小原理，也就是磁通總是沿磁阻最小的路徑閉合，利用磁引力拉動轉子旋轉。5、需要根據(jù)定、轉子相對位置投入激勵。7)效率高，損耗小SRD系統(tǒng)是一種非常高效的調(diào)速系統(tǒng)。SR電機轉子上無繞組，系統(tǒng)在低速運行時，不僅轉矩大，而且轉子發(fā)熱不嚴重。在定子齒極上繞有線圈（定子繞組），用來向電機提供工作磁場。轉子極數(shù)46810121416開關磁阻電動機的相數(shù)與結構當轉子轉到90度前切斷C相電源，轉子在90度的狀態(tài)與前面0度開始時一樣，重復前面過程，接通A相電源，轉子繼續(xù)轉動，這樣不停的重復下去，轉子就會不停的旋轉。給定子相繞組供電的功率變換器輸出電流脈動頻率則為D-D’通電?1-1‘與D-D’重合可以在寬廣的速度和負載范圍內(nèi)高效率運行1定子和轉子均為凸極結構；5、需要根據(jù)定、轉子相對位置投入激勵。相數(shù)3456789開關磁阻電機的工作機理基于磁通總是沿磁導最大的路徑閉合的原理。相數(shù)3456789SR電機轉子上沒有任何形式的繞組、永磁體、滑環(huán)等，定子上只有簡單的集中繞組，繞組端部較短，沒有相間跨接線，因此SR電機的結構比鼠籠式感應電動機還要簡單。SRD系統(tǒng)可以通過對電流的導通、斷開以及電流幅值等的控制，易于實現(xiàn)系統(tǒng)的軟啟動，四象限運行和寬廣的恒功率范圍。（2）4-phase8statorpole/6rotorpole由于是運用了利用磁阻最小原理，故稱為磁阻電動機，又由于線圈電流通斷、磁通狀態(tài)直接受開關控制，故稱為開關磁阻電動機。除英國外，美國、中國、加拿大、印度、韓國等國家也都開展了SRD系統(tǒng)的研究工作。為加大力矩相鄰相線圈有電流的時間會有部分重合；A、B、C各相線圈輪流通電視乎簡單，實際情況要復雜些，線圈切斷電源后產(chǎn)生的自感電流不會立即消失，要提前關斷電源進行續(xù)流；功率變換器電路簡單、可靠性高這種相互作用產(chǎn)生使兩個磁場趨于同向的電磁轉矩，這類似于兩個磁50

電機可以根據(jù)轉矩產(chǎn)生的機理粗略的分為兩大類：一類是由電磁作用原理產(chǎn)生轉矩；另一類是由磁阻變化原理產(chǎn)生轉矩。在第一類電機中，運動是定、轉子兩個磁場相互作用的結果。這種相互作用產(chǎn)生使兩個磁場趨于同向的電磁轉矩，這類似于兩個磁鐵的同極性相排斥、異極性相吸引的現(xiàn)象。目前大部分電機都是遵循這一原理，例如一般的直流電機和交流電機。第二類的電機，運動是由定、轉子間氣隙磁阻的變化產(chǎn)生的。當定子繞組通電時，產(chǎn)坐一個單相磁場，其分鈾要遵循“磁阻最小原則”，即磁通總要沿著磁阻最小的路徑閉合。因此，當轉子軸線與定子磁極的軸線不重合時，便公有磁阻力作用在轉子上并產(chǎn)生轉矩使其趨向于磁阻最小的位置。即兩軸線重合位置，這類似于磁鐵吸引鐵質(zhì)物質(zhì)的現(xiàn)象。開關磁阻電機就是屬于這一類型的電機。兩類不同機理的電動機電機可以根據(jù)轉矩產(chǎn)生的機理粗略的分為兩大類：51開關磁阻電機的最早文獻卻可追溯到1838年，英格蘭學者Davidson制造了一臺用以推動蓄電池機車的驅動系統(tǒng)。70年代左右，英國Leeds大學步進電機和磁阻電機研究小組首創(chuàng)了一臺現(xiàn)代開關磁阻電機的雛形。1980年，Lawrenson及其同事在ICEM會議上，發(fā)表著名論文“開關磁阻調(diào)速電動機”，系統(tǒng)地介紹了他們的工作成果，闡述了SR電機的原理及設計特點，在國際上奠定了現(xiàn)代SR電機的地位，這也標志著SRD正式得到國際認證。從此，世界上大批學者投入到SR電機的研究領域。到日前為止，在SRD系統(tǒng)的開發(fā)研制方面，英國一直處于國際領先地位。除英國外，美國、中國、加拿大、印度、韓國等國家也都開展了SRD系統(tǒng)的研究工作。通過20多年的研究和改進，SRD的性能不斷提高，目前已能在數(shù)百瓦到數(shù)百千瓦的功率范圍內(nèi)使其性能不低于其他形式的電機。開關磁阻電機發(fā)展歷史開關磁阻電機的最早文獻卻可追溯到1838年，英格蘭學者Dav522.1SRD傳動系統(tǒng)SRD傳動系統(tǒng)的組成2.1SRD傳動系統(tǒng)SRD傳動系統(tǒng)的組成53SRD傳動系統(tǒng)的組成SRD傳動系統(tǒng)的組成54SR電動機定、轉子實際結構

SR電動機定、轉子實際結構55SR電動機定、轉子實際結構

SR電動機定、轉子實際結構56工作機理開關磁阻電機的工作機理基于磁通總是沿磁導最大的路徑閉合的原理。當定、轉子齒中心線不重合、磁導不為最大時，磁場就會產(chǎn)生磁拉力，形成磁阻轉矩，使轉子轉到磁導最大的位置。當向定子各相繞組中依次通入電流時，電機轉子將一步一步地沿著通電相序相反的方向轉動。如果改變定子各相的通電次序，電機將改變轉向。但相電流通流方向的改變是不會影響轉子的轉向的。工作機理開關磁阻電機的工作機理基于磁通總是沿磁導最大的路徑閉57磁阻電動機是利用磁阻最小原理，也就是磁通總是沿磁阻最小的路徑閉合，利用磁引力拉動轉子旋轉。3定子集中繞阻、繞組為單方向通電相數(shù)3456789到日前為止，在SRD系統(tǒng)的開發(fā)研制方面，英國一直處于國際領先地位。但相電流通流方向的改變是不會影響轉子的轉向的。這種相互作用產(chǎn)生使兩個磁場趨于同向的電磁轉矩，這類似于兩個磁鐵的同極性相排斥、異極性相吸引的現(xiàn)象。起動電流小，啟動轉矩大A、B、C各相線圈輪流通電視乎簡單，實際情況要復雜些，線圈切斷電源后產(chǎn)生的自感電流不會立即消失，要提前關斷電源進行續(xù)流；開關磁阻電動機的相數(shù)與結構定子極數(shù)681012141618除英國外，美國、中國、加拿大、印度、韓國等國家也都開展了SRD系統(tǒng)的研究工作。定子極數(shù)681012141618這就是磁阻電動機的工作原理。1、為了避免單邊磁拉力，徑向必須對稱，所以雙凸極的定子和轉子齒槽數(shù)應為偶數(shù)。在轉子上沒有線圈，這是磁阻電機的主要特點。2定子上空間相對的兩個極上的線圈串聯(lián)或并聯(lián)構成一相繞組功率變換器電路簡單、可靠性高相數(shù)越大，轉矩脈動越小，但成本越高，故常用三相、四相，還有人在研究兩相、單相SRM2定子上空間相對的兩個極上的線圈串聯(lián)或并聯(lián)構成一相繞組一、開關磁阻電機（SwitchedReluctanceMotor)

1.結構特點1定子和轉子均為凸極結構；2定子上空間相對的兩個極上的線圈串聯(lián)或并聯(lián)構成一相繞組3定子集中繞阻、繞組為單方向通電4轉子上無繞組5最常見的組合為6/4極，8/6極或12/8極。磁阻電動機是利用磁阻最小原理，也就是磁通總是沿磁阻最小的路徑58運行原理：磁阻最小原理電機原理演示磁通總要沿著磁阻最小路徑閉合，一定形狀的鐵心在移動到最小磁阻位置時，必定使自己的軸線與主磁場的軸線重合A-A’通電?

1-1‘與A-A’重合B-B’通電?

2-2‘與B-B’重合C-C’通電?

3-3‘與C-C’重合D-D’通電?

1-1‘與D-D’重合依次給A-B-C-D繞組通電，轉子逆勵磁順序方向連續(xù)旋轉運行原理：磁阻最小原理電機原理演示磁通總要沿著磁阻最小路徑閉59下面通過一個開關磁阻電動機原理模型來介紹工作原理。電機的定子鐵芯有六個齒極，由導磁良好的硅鋼片沖制。電機的轉子鐵芯有四個齒極，由導磁良好的硅鋼片沖制。下面通過一個開關磁阻電動機原理模型來介紹工作原理。電機的定子60轉子極數(shù)46810121416定子極數(shù)68101214161870年代左右，英國Leeds大學步進電機和磁阻電機研究小組首創(chuàng)了一臺現(xiàn)代開關磁阻電機的雛形。在下圖標注的A、B、C相線圈僅為后面分析磁路帶來方便，并不是連接三相交流電。低于三相的SRM沒有自起動能力一、開關磁阻電機（SwitchedReluctanceMotor)低于三相的SRM沒有自起動能力6)可控參數(shù)多，調(diào)速性能好控制開關磁阻電動機的主要運行參數(shù)和常用方法至少有四種:相開通角,相關斷角,相電流幅值,相繞組電壓。調(diào)節(jié)電動機的轉速、轉矩也要調(diào)整開關時間，各相線圈開通與關斷時間與轉子定子間的相對位置直接相關，故電機還裝有轉子位置檢測裝置為準時開關各相線圈電流提供依據(jù)，何相線圈何時通斷必須根據(jù)轉子轉到的位置與控制參數(shù)決定。通過20多年的研究和改進，SRD的性能不斷提高，目前已能在數(shù)百瓦到數(shù)百千瓦的功率范圍內(nèi)使其性能不低于其他形式的電機。4TNIM:6-7IN,2-3TN）1、依次給A-B-C-A繞組通電，轉子逆勵磁順序方向連續(xù)旋轉。3、步距角qb=tr/m=360/(mNr)開關磁阻電動機的相數(shù)與結構為加大力矩相鄰相線圈有電流的時間會有部分重合；5kW、1500r/min幾種調(diào)速系統(tǒng)性能比較3、步距角qb=tr/m=360/(mNr)1、為了避免單邊磁拉力，徑向必須對稱，所以雙凸極的定子和轉子齒槽數(shù)應為偶數(shù)。D-D’通電?1-1‘與D-D’重合在定子齒極上繞有線圈（定子繞組），用來向電機提供工作磁場。SR電機轉子上無繞組，系統(tǒng)在低速運行時，不僅轉矩大，而且轉子發(fā)熱不嚴重。定子極數(shù)681012141618

由于定子與轉子都有凸起的齒極，這種形式也稱為雙凸極結構。在定子齒極上繞有線圈（定子繞組），用來向電機提供工作磁場。在轉子上沒有線圈，這是磁阻電機的主要特點。轉子極數(shù)46861

在講電動機工作原理時常用通電導線在磁場中受力來解釋電動機旋轉的道理，磁阻電機轉子上沒有繞組，那是靠什么力推動轉子轉動呢？

磁阻電動機是利用磁阻最小原理，也就是磁通總是沿磁阻最小的路徑閉合，利用磁引力拉動轉子旋轉。在講電動機工作原理時常用通電導線在磁場中受力62下面通過圖示來說明轉子的工作原理，下面是磁阻電動機的正視圖，定子六個齒極上繞有線圈，徑向相對的兩個線圈是連接在一起的，組成一“相”，該電機有3相，結合定子與轉子的極數(shù)就稱該電機為三相6/4結構。在下圖標注的A、B、C相線圈僅為后面分析磁路帶來方便，并不是連接三相交流電。下面通過圖示來說明轉子的工作原理，下面是磁阻電動機的正視圖，63在下面有一組磁阻電動機運轉原理動畫的截圖，從中我們將看到磁阻電動機是如何轉動起來的，圖中紅色的線圈是通電線圈，黃色的線圈沒有電流通過；通過定子與轉子的深藍色線是磁力線；把轉子啟動前的轉角定為0度。從左面圖起，A相線圈接通電源產(chǎn)生磁通，磁力線從最近的轉子齒極通過轉子鐵芯，磁力線可看成極有彈力的線，在磁力的牽引下轉子開始逆時針轉動；中間圖是轉子轉了10度的圖，右面圖是轉到20度的圖，磁力一直牽引轉子轉到30度為止，到了30度轉子不再轉動，此時磁路最短。在下面有一組磁阻電動機運轉原理動畫的截圖，從中我們將看到磁阻64為了使轉子繼續(xù)轉動，在轉子轉到30度前已切斷A相電源在30度接通B相電源，磁通從最近的轉子齒極通過轉子鐵芯，見下左圖，于是轉子繼續(xù)轉動。中間圖是轉子轉到40度的圖，右面圖是轉到50度的圖，磁力一直牽引轉子轉到60度為止。為了使轉子繼續(xù)轉動，在轉子轉到30度前已切斷A相電源在30度65在轉子轉到60度前切斷B相電源在60度時接通C相電源，磁通從最近的轉子齒極通過轉子鐵芯，見下左圖。轉子繼續(xù)轉動，中間圖是轉子轉到70度的圖，右面圖是轉到80度的圖，磁力一直牽引轉子轉到90度為止。當轉子轉到90度前切斷C相電源，轉子在90度的狀態(tài)與前面0度開始時一樣，重復前面過程，接通A相電源，轉子繼續(xù)轉動，這樣不停的重復下去，轉子就會不停的旋轉。這就是磁阻電動機的工作原理。由于是運用了利用磁阻最小原理，故稱為磁阻電動機，又由于線圈電流通斷、磁通狀態(tài)直接受開關控制，故稱為開關磁阻電動機。在轉子轉到60度前切斷B相電源在60度時接通C相電源，磁通從66向線圈供電的開關是用開關晶體管進行的，下面就是三相線圈與開關晶體管的連接示意圖，BG1、BG2、BG3是三個開關晶體管，分別控制三相線圈A、B、C的電流通斷，三極管旁邊并聯(lián)的二極管是用來續(xù)流的。由于電機靠磁阻工作，跟磁通方向無關，即跟電流方向無關，故在上面運行圖中沒有標明磁力線的方向。A、B、C各相線圈輪流通電視乎簡單，實際情況要復雜些，線圈切斷電源后產(chǎn)生的自感電流不會立即消失，要提前關斷電源進行續(xù)流；為加大力矩相鄰相線圈有電流的時間會有部分重合；調(diào)節(jié)電動機的轉速、轉矩也要調(diào)整開關時間，各相線圈開通與關斷時間與轉子定子間的相對位置直接相關，故電機還裝有轉子位置檢測裝置為準時開關各相線圈電流提供依據(jù)，何相線圈何時通斷必須根據(jù)轉子轉到的位置與控制參數(shù)決定。向線圈供電的開關是用開關晶體管進行的，下面就是三相線圈與開關67轉速的計算設：定子繞組為m相，定子齒數(shù)Ns=2m，轉子齒數(shù)為Nr。當定子繞組輪流通電一次時，轉子轉過一個轉子齒距。這樣定子需輪流通電Nr次轉子才轉過一周，故電機轉速n(r/min)與相繞組電壓的開關頻率fph之間的關系為給定子相繞組供電的功率變換器輸出電流脈動頻率則為

轉速的計算設：定子繞組為m相，定子齒數(shù)Ns=2m，轉子齒數(shù)681、依次給A-B-C-A繞組通電，轉子逆勵磁順序方向連續(xù)旋轉。改變繞組導通順序，就可改變電機的轉向。2、通電一周期，轉過一個轉子極距tr=360/Nr3、步距角qb=tr/m=360/(mNr)4、轉矩方向與電流無關,但轉矩存在脈動。5、需要根據(jù)定、轉子相對位置投入激勵。不能像普通異步電機一樣直接投入電網(wǎng)運行，需要與控制器一同使用。結論：1、依次給A-B-C-A繞組通電，轉子逆勵磁順序方向連續(xù)旋轉69開關磁阻電動機的相數(shù)與結構

相數(shù)與級數(shù)關系1、為了避免單邊磁拉力，徑向必須對稱，所以雙凸極的定子和轉子齒槽數(shù)應為偶數(shù)。2、定子和轉子齒槽數(shù)不相等，但應盡量接近。因為當定子和轉子齒槽數(shù)相近時，就可能加大定子相繞組電感隨轉角的平均變化率，這是提高電機出力的重要因素。開關磁阻電動機的相數(shù)與結構相數(shù)與級數(shù)關系1、為了避免單邊磁70SR電動機常用的相數(shù)與極數(shù)組合

SR電動機常用的相數(shù)與極數(shù)組合71相數(shù)越大，轉矩脈動越小，但成本越高，故常用三相、四相，還有人在研究兩相、單相SRM5kW、1500r/min幾種調(diào)速系統(tǒng)性能比較轉子極數(shù)46810121416開關磁阻電機的最早文獻卻可追溯到1838年，英格蘭學者Davidson制造了一臺用以推動蓄電池機車的驅動系統(tǒng)。但相電流通流方向的改變是不會影響轉子的轉向的。目前大部分電機都是遵循這一原理，例如一般的直流電機和交流電機。A-A’通電?1-1‘與A-A’重合到日前為止，在SRD系統(tǒng)的開發(fā)研制方面，英國一直處于國際領先地位。當定、轉子齒中心線不重合、磁導不為最大時，磁場就會產(chǎn)生磁拉力，形成磁阻轉矩，使轉子轉到磁導最大的位置。下面通過圖示來說明轉子的工作原理，下面是磁阻電動機的正視圖，定子六個齒極上繞有線圈，徑向相對的兩個線圈是連接在一起的，組成一“相”，該電機有3相，結合定子與轉子的極數(shù)就稱該電機為三相6/4結構。B-B’通電?2-2‘與B-B’重合（2）4-phase8statorpole/6rotorpole轉子極數(shù)46810121416因為當定子和轉子齒槽數(shù)相近時，就可能加大定子相繞組電感隨轉角的平均變化率，這是提高電機出力的重要因素。3、步距角qb=tr/m=360/(mNr)SR電機轉子上沒有任何形式的繞組、永磁體、滑環(huán)等，定子上只有簡單的集中繞組，繞組端部較短，沒有相間跨接線，因此SR電機的結構比鼠籠式感應電動機還要簡單。由于定子與轉子都有凸起的齒極，這種形式也稱為雙凸極結構。SR電動機常用的相數(shù)與極數(shù)組合轉子極數(shù)46810121416在講電動機工作原理時常用通電導線在磁場中受力來解釋電動機旋轉的道理，磁阻電機轉子上沒有繞組，那是靠什么力推動轉子轉動呢？除英國外，美國、中國、加拿大、印度、韓國等國家也都開展了SRD系統(tǒng)的研究工作。

相數(shù)3456789定子極數(shù)681012141618轉子極數(shù)46810121416步進角(度)3015964.283.212.5SR電機常用方案相數(shù)與轉矩、性能關系：相數(shù)越大，轉矩脈動越小，但成本越高，故常用三相、四相，還有人在研究兩相、單相SRM低于三相的SRM沒有自起動能力相數(shù)越大，轉矩脈動越小，但成本越高，故常用三相、四相，還有人72（1）2-phase4statorpole/2rotorpole（2）4-phase8statorpole/6rotorpole（3）3-phase6statorpole/4rotorpole（4）5-phase10statorpole/8rotorpole（1）2-phase4statorpole/2ro73開關磁阻電機課件74利用永磁體輔助起動的單相SR電動機

利用永磁體輔助起動的單相SR電動機75開關磁阻電機的優(yōu)缺點SR電機轉子上沒有任何形式的繞組、永磁體、滑環(huán)等，定子上只有簡單的集中繞組，繞組端部較短，沒有相間跨接線，因此SR電機的結構比鼠籠式感應電動機還要簡單。SR電機的材料利用系數(shù)高，與直流電機甚至感應電機相比，體積小、堅固、維護量小。由于SR電機的轉矩與電流極性無關，只需要單方向的電流激勵，因此在理論上功率變換器電路中每相可以只用一個可控開關元件，而且每個可控開關元件都與電機繞組串聯(lián)，不會出現(xiàn)像交流電機PWM逆變器那樣有電源直通短路的危險，所以功率變換器電路簡單，可靠性高。SR電機轉子上無繞組，系統(tǒng)在低速運行時，不僅轉矩大，而且轉子發(fā)熱不嚴重。SRD系統(tǒng)可以通過對電流的導通、斷開以及電流幅值等的控制，易于實現(xiàn)系統(tǒng)的軟啟動，四象限運行和寬廣的恒功率范圍。SRD系統(tǒng)的容錯能力強，在缺相的情況下仍然能可靠運行。SR電機原有的轉矩脈動大、噪聲大的缺點通過技術的進步也已經(jīng)可以解決。開關磁阻電機的優(yōu)缺點76特點1)電動機結構簡單、成本低、適用于高速

SR電機轉子上沒有任何形式的繞組、永磁體、滑環(huán)等，定子上只有簡單的集中繞組，繞組端部較短，沒有相間跨接線，因此SR電機的結構比鼠籠式感應電動機還要簡單。2)功率電路簡單可靠因為電動機轉矩方向與繞組電流方向無關，即只需單方向繞組電流，故功率電路可以做到每相一個功率開關。特點1)電動機結構簡單、成本低、適用于高速77SRD特點：3)各相獨立工作，可構成極高可靠性系統(tǒng)從電動機的電磁結構上看，各相繞組和磁路相互獨立，各自在一定軸角范圍內(nèi)產(chǎn)生電磁轉矩。而不像在一般電動機中必須在各相繞組和磁路共同作用下產(chǎn)生一個圓形旋轉磁場，電動機才能正常運轉。4)高起動轉矩，低起動電流控制器從電源側吸收較少的電流，在電機側得到較大的起動轉矩是本系統(tǒng)的一大特點。

（SR:0.4IN,1.4TNIM:6-7IN,2-3TN）SRD特點：3)各相獨立工作，可構成極高可靠性系統(tǒng)從電動機78SRD特點：5)適用于頻繁起停及正反向轉運行

SRD系統(tǒng)具有的高起動轉矩，低起動電流的特點，使之在起動過程中電流沖擊小，電動機和控制器發(fā)熱較連續(xù)額定運行時還小。6)可控參數(shù)多，調(diào)速性能好控制開關磁阻電動機的主要運行參數(shù)和常用方法至少有四種:相開通角,相關斷角,相電流幅值,相繞組電壓。SRD特點：5)適用于頻繁起停及正反向轉運行SRD系統(tǒng)具797)效率高，損耗小

SRD系統(tǒng)是一種非常高效的調(diào)速系統(tǒng)。8)可通過機和電的統(tǒng)一協(xié)調(diào)設計滿足各種特殊使用要求。9)缺點：轉矩脈動、振動、噪聲但可通過特殊設計克服SRD特點：7)效率高，損耗小SRD系統(tǒng)是一種非常高效的調(diào)速系統(tǒng)。S8081SRD的特點SR電機結構簡單、堅固、維護量小功率變換器電路簡單、可靠性高可以在寬廣的速度和負載范圍內(nèi)高效率運行控制方便、靈活，易于實現(xiàn)四象限運行起動電流小，啟動轉矩大容錯能力強，在缺相情況下仍能可靠運行轉矩脈動大振動與噪聲大31SRD的特點SR電機結構簡單、堅固、維護量小81發(fā)展概況7.5kW、1500r/min幾種調(diào)速系統(tǒng)性能比較

發(fā)展概況7.5kW、1500r/min幾種調(diào)速系統(tǒng)性能82的應用與研究動向

開關磁阻電動機（SwitchedReluctanceDrive：SRD）是繼變頻調(diào)速系統(tǒng)、無刷直流電動機調(diào)速系統(tǒng)之后發(fā)展起來的最新一代無級調(diào)速系統(tǒng)，是集現(xiàn)代微電子技術、數(shù)字技術、電力電子技術、紅外光電技術及現(xiàn)代電磁理論、設計和制作技術為一體的光、機、電一體化高新技術。

它具有調(diào)速系統(tǒng)兼具直流、交流兩類調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點。 英、美等經(jīng)濟發(fā)達國家對開關磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)的研究起步較早，并已取得顯著效果，產(chǎn)品功率等級從數(shù)w直到數(shù)百kw，廣泛應用于家用電器、航空、航天、電子、機械及電動車輛等領域。的應用與研究動向開關磁阻電動機（Switch83目前大部分電機都是遵循這一原理，例如一般的直流電機和交流電機。4TNIM:6-7IN,2-3TN）磁阻電動機是利用磁阻最小原理，也就是磁通總是沿磁阻最小的路徑閉合，利用磁引力拉動轉子旋轉。SRD系統(tǒng)可以通過對電流的導通、斷開以及電流幅值等的控制，易于實現(xiàn)系統(tǒng)的軟啟動，四象限運行和寬廣的恒功率范圍。定子極數(shù)681012141618這樣定子需輪流通電Nr次轉子才轉過一周，故電機轉速n(r/min)與相繞組電壓的開關頻率fph之間的關系為另一類是由磁阻變化原理產(chǎn)生轉矩。在下面有一組磁阻電動機運轉原理動畫的截圖，從中我們將看到磁阻電動機是如何轉動起來的，圖中紅色的線圈是通電線圈，黃色的線圈沒有電流通過；2、定子和轉子齒槽數(shù)不相等，但應盡量接近。目前大部分電機都是遵循這一原理，例如一般的直流電機和交流電機。定子極數(shù)681012141618下面通過圖示來說明轉子的工作原理，下面是磁阻電動機的正視圖，定子六個齒極上繞有線圈，徑向相對的兩個線圈是連接在一起的，組成一“相”，該電機有3相，結合定子與轉子的極數(shù)就稱該電機為三相6/4結構。相數(shù)越大，轉矩脈動越小，但成本越高，故常用三相、四相，還有人在研究兩相、單相SRM調(diào)節(jié)電動機的轉速、轉矩也要調(diào)整開關時間，各相線圈開通與關斷時間與轉子定子間的相對位置直接相關，故電機還裝有轉子位置檢測裝置為準時開關各相線圈電流提供依據(jù)，何相線圈何時通斷必須根據(jù)轉子轉到的位置與控制參數(shù)決定。開關磁阻電動機的相數(shù)與結構1定子和轉子均為凸極結構；定子極數(shù)681012141618定子極數(shù)681012141618到日前為止，在SRD系統(tǒng)的開發(fā)研制方面，英國一直處于國際領先地位。到日前為止，在SRD系統(tǒng)的開發(fā)研制方面，英國一直處于國際領先地位。利用永磁體輔助起動的單相SR電動機5kW、1500r/min幾種調(diào)速系統(tǒng)性能比較目前大部分電機都是遵循這一原理，例如一般的直流電機和交流電機84開關磁阻電機課件85開關磁阻電機課件86開關磁阻電機課件87開關磁阻電機課件88開關磁阻電機課件89開關磁阻電機課件90開關磁阻電動機的相數(shù)與結構2、通電一周期，轉過一個轉子極距tr=360/Nr1、依次給A-B-C-A繞組通電，轉子逆勵磁順序方向連續(xù)旋轉。開關磁阻電機的最早文獻卻可追溯到1838年，英格蘭學者Davidson制造了一臺用以推動蓄電池機車的驅動系統(tǒng)。相數(shù)越大，轉矩脈動越小，但成本越高，故常用三相、四相，還有人在研究兩相、單相SRM另一類是由磁阻變化原理產(chǎn)生轉矩。由于電機靠磁阻工作，跟磁通方向無關，即跟電流方向無關，故在上面運行圖中沒有標明磁力線的方向。開關磁阻電動機的相數(shù)與結構但相電流通流方向的改變是不會影響轉子的轉向的。第二類的電機，運動是由定、轉子間氣隙磁阻的變化產(chǎn)生的。1、依次給A-B-C-A繞組通電，轉子逆勵磁順序方向連續(xù)旋轉。利用永磁體輔助起動的單相SR電動機3、步距角qb=tr/m=360/(mNr)到日前為止，在SRD系統(tǒng)的開發(fā)研制方面，英國一直處于國際領先地位。調(diào)節(jié)電動機的轉速、轉矩也要調(diào)整開關時間，各相線圈開通與關斷時間與轉子定子間的相對位置直接相關，故電機還裝有轉子位置檢測裝置為準時開關各相線圈電流提供依據(jù)，何相線圈何時通斷必須根據(jù)轉子轉到的位置與控制參數(shù)決定。定子極數(shù)681012141618目前大部分電機都是遵循這一原理，例如一般的直流電機和交流電機。定子極數(shù)681012141618SR電機原有的轉矩脈動大、噪聲大的缺點通過技術的進步也已經(jīng)可以解決。定子極數(shù)681012141618從此，世界上大批學者投入到SR電機的研究領域。磁阻電動機是利用磁阻最小原理，也就是磁通總是沿磁阻最小的路徑閉合，利用磁引力拉動轉子旋轉。開關磁阻電動機的相數(shù)與結構91開關磁阻電機課件92SRD傳動系統(tǒng)的組成SRD傳動系統(tǒng)的組成93轉速的計算設：定子繞組為m相，定子齒數(shù)Ns=2m，轉子齒數(shù)為Nr。當定子繞組輪流通電一次時，轉子轉過一個轉子齒距。這樣定子需輪流通電Nr次轉子才轉過一周，故電機轉速n(r/min)與相繞組電壓的開關頻率fph之間的關系為給定子相繞組供電的功率變換器輸出電流脈動頻率則為

轉速的計算設：定子繞組為m相，定子齒數(shù)Ns=2m，轉子齒數(shù)9