《新能源汽車技術(shù)》課件-開關(guān)磁阻電機結(jié)構(gòu)和工作原理

開關(guān)磁阻電機結(jié)構(gòu)和工作原理PART01學習目標目錄PART03學習準備PART04學習小結(jié)01020301學習目標學習目標目標123能說出開關(guān)磁阻電機的結(jié)構(gòu)；能描述開關(guān)磁阻電機的原理；能敘述開關(guān)磁阻電機特點；02學習準備學習準備開關(guān)磁阻電機（SwitchReluctanceMachine，SRM）作為一種新型電機，相比其他類型的驅(qū)動電機而言，開關(guān)磁阻電機的結(jié)構(gòu)最為簡單。開關(guān)磁阻電機總成解剖圖如圖所示，主要有定子繞組、轉(zhuǎn)子凸極等組成。開關(guān)磁阻電機總成解剖圖學習準備1定子與轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)開關(guān)磁阻電機定子與轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)如圖所示。定子鐵芯由硅鋼片疊制而成，在定子凸極上繞有線圈（定子繞組），把徑向相對的兩個繞組串聯(lián)成一個磁極，稱一相。轉(zhuǎn)子是由轉(zhuǎn)子軸和轉(zhuǎn)子鐵芯所組成，轉(zhuǎn)子上既沒有繞組也沒有永磁體。轉(zhuǎn)子鐵芯為凸極結(jié)構(gòu)，為磁場提供磁路。開關(guān)磁阻電機的定子與轉(zhuǎn)子學習準備開關(guān)磁阻電機常用的相數(shù)與極數(shù)組合見下表。相數(shù)定子極數(shù)轉(zhuǎn)子極數(shù)2428436264681284865104學習準備2開關(guān)磁阻電機工作原理

磁阻電動機運用磁阻最小原理，又由于線圈電流通斷、磁通狀態(tài)直接受開關(guān)控制，故稱為開關(guān)磁阻電動機。學習準備它的運行遵循磁阻最小原理，即：磁通總要沿最小路徑閉合，轉(zhuǎn)子凸極軸線總趨向于電子產(chǎn)生磁通軸線對齊。當定子某相繞組通電勵磁，產(chǎn)生的磁場磁力線由于扭曲而引起切向磁拉力，以使相近轉(zhuǎn)子凸極軸線旋轉(zhuǎn)到與定子的電勵磁軸線相對齊位置，由于其“對齊”趨勢使磁阻電機產(chǎn)生特有的有效電磁磁阻轉(zhuǎn)矩。以三相6/4極開關(guān)磁阻電動機為例，U、V、W相線圈由功率開關(guān)BG1、BG2、BG3控制電流通斷，并約定轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動前的轉(zhuǎn)角為0o。三相6/4極開關(guān)磁阻電機及功率變換器如下圖所示。三相6/4極開關(guān)磁阻電機及功率變換器學習準備U相線圈接通電源產(chǎn)生磁通，磁力線從最近的轉(zhuǎn)子齒極通過轉(zhuǎn)子鐵芯，磁力線可看成極有彈力的線，在磁力的牽引下轉(zhuǎn)子開始異時針轉(zhuǎn)動；中間圖是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)了10o的圖，右面圖是轉(zhuǎn)到20o的圖，磁力一直牽引轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到30o為止，到了30o轉(zhuǎn)子不再轉(zhuǎn)動，此時磁路最短。三相6/4極開關(guān)磁阻電動機U相通電如圖所示。學習準備

為了使轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動，在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到30o前切斷U相電源，并在30o時接通V相電源，磁通從最近的轉(zhuǎn)子齒極通過轉(zhuǎn)子鐵芯，三相6/4極開關(guān)磁阻電動機V相通電如圖所示，轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動。中間圖是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到40o的圖，右面圖是轉(zhuǎn)到50o的圖，磁力一直牽引轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到60o為止。學習準備在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到60o前切斷V相電源，并在60o時接通W相電源，磁通從最近的轉(zhuǎn)子齒極通過轉(zhuǎn)子鐵芯，三相6/4極開關(guān)磁阻電動機W相通電如圖所示。轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動，中間圖是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到70o的圖，右面圖是轉(zhuǎn)到80o的圖，磁力一直牽引轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到90o為止。學習準備3開關(guān)磁阻電動機的轉(zhuǎn)速控制開關(guān)磁阻電動機轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)主要由開關(guān)磁阻電動機（SRM）、功率變換器、電子控制器、位置檢測器、電流檢測器等構(gòu)成，開關(guān)磁阻電動機轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)構(gòu)成如圖所示。

開關(guān)磁阻電動機轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)構(gòu)成學習準備4開關(guān)磁阻電機特點

開關(guān)磁阻電機具有以下優(yōu)點：結(jié)構(gòu)和控制簡單、力矩大，可靠性高，成本低，起動制動性能好，運行效率高；功率變換器電路簡單；可以在寬廣的速度和負載范圍內(nèi)運行；起動電流小，啟動轉(zhuǎn)矩矩大；冗錯能力強，在缺相情況下仍能可靠運行。主要缺點有：由于電磁轉(zhuǎn)矩脈動較大，振動與噪聲較嚴重；功率開關(guān)元件關(guān)斷時電機定子繞組端部及開關(guān)器件上產(chǎn)生較高的電壓尖峰。產(chǎn)生振動與噪音的主要原因是當定子各相繞組依序輪流通電時電機產(chǎn)生的合成轉(zhuǎn)矩具有明顯的脈動，另外，齒極所受徑向磁拉