开关磁阻电机课件PPT文件格式下载.ppt

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BrushlessAC3.BLAC:

BrushlessAC4.SRM:

SwitchedReluctanceMotor4.SRM:

SwitchedReluctanceMotor5.SynRm:

SynchronousReluctanceMotor5.SynRm:

SynchronousReluctanceMotor电机交流电机直流电机感应式电机同步同步电机机通用电机磁极磁极电机机w单相w三相w永磁同步电机（BLDC,BLAC）w开关磁阻电机w同步磁阻电机旋转式直线式1、电机的种类1.11.1两类不同原理的电动机两类不同原理的电动机电机可以根据电机可以根据转矩转矩产生的原理产生的原理划分划分电磁作用原理产电磁作用原理产生转矩的电机生转矩的电机磁阻变化原理产磁阻变化原理产生转矩的电机生转矩的电机运动是定、转子两个磁场相互作用的结果运动是定、转子两个磁场相互作用的结果相互作用产生相互作用产生使两个磁场趋于同向使两个磁场趋于同向的电磁转矩，这的电磁转矩，这类似于两个磁铁的同极性相排斥、异极性相吸引的类似于两个磁铁的同极性相排斥、异极性相吸引的现象现象目前大部分电机都是遵循这一原理，例如一般的直流电目前大部分电机都是遵循这一原理，例如一般的直流电机和交流电机。

机和交流电机。

运动是由定、转子间气隙磁阻的变化产生的运动是由定、转子间气隙磁阻的变化产生的当定子绕组通电时，产坐一个单相磁场，其分铀要遵循当定子绕组通电时，产坐一个单相磁场，其分铀要遵循“磁阻磁阻最小原则最小原则”，即磁通总要沿着磁阻最小的路径闭合。

因此，当，即磁通总要沿着磁阻最小的路径闭合。

因此，当转子轴线与定子磁极的轴线不重合时，便会有磁阻力作用在转转子轴线与定子磁极的轴线不重合时，便会有磁阻力作用在转子上并产生转矩使其趋向于磁阻最小的位置。

即两轴线重合位子上并产生转矩使其趋向于磁阻最小的位置。

即两轴线重合位置，这置，这类似于磁铁吸引铁质物质的现象类似于磁铁吸引铁质物质的现象开关磁阻电机开关磁阻电机就是属于这一类型的电机。

就是属于这一类型的电机。

1.21.2交流永磁同步电机交流永磁同步电机1.2.1交流永磁同步电机控制结构1.2.2交流永磁同步电机控制原理电磁场电磁场1.2.3交流永磁同步电机控制要求到到日前为止，日前为止，在在SRD系统的系统的开发研制方面，开发研制方面，英国一直处于国英国一直处于国际领先地位。

除际领先地位。

除英国外，美国、英国外，美国、中国、加拿大、中国、加拿大、印度、韩国等国印度、韩国等国家也都开展了家也都开展了SRD系统的研系统的研究工作究工作从此，世从此，世界上大批界上大批学者投入学者投入到到SR电电机的研究机的研究领域领域1980年，年，Lawrenson及及其同事在其同事在ICEM会议上，会议上，发表著名论文发表著名论文“开关磁阻开关磁阻调速电动机调速电动机”，系统地介，系统地介绍了他们的工作成果，阐绍了他们的工作成果，阐述了述了SR电机的原理及设电机的原理及设计特点，在国际上奠定了计特点，在国际上奠定了现代现代SR电机的地位，这电机的地位，这也标志着也标志着SRD正式得到国正式得到国际认证际认证最早文献却最早文献却可追溯到可追溯到1838年，英年，英格兰学者格兰学者Davidson制制造了一台用造了一台用以推动蓄电以推动蓄电池机车的驱池机车的驱动系统动系统70年代左右，英年代左右，英国国Leeds大学步进大学步进电机和磁阻电机研电机和磁阻电机研究小组首创了一台究小组首创了一台现代开关磁阻电机现代开关磁阻电机的雏形的雏形22开关磁阻电机发展历史开关磁阻电机发展历史通过通过30多年的研究和改进，多年的研究和改进，SRD的性能不断提高，目的性能不断提高，目前已能在数百瓦到数百千前已能在数百瓦到数百千瓦的功率范围内使其性能瓦的功率范围内使其性能不低于其他形式的电机不低于其他形式的电机2.1SRD2.1SRD的应用的应用开关磁阻电动机（开关磁阻电动机（SwitchedReluctanceDrive：

SRD）是继变频调速系统、无刷直流电）是继变频调速系统、无刷直流电动机调速系统之后发展起来的动机调速系统之后发展起来的最新一代无级调速最新一代无级调速系统系统，是集现代微电子技术、数字技术、电力电，是集现代微电子技术、数字技术、电力电子技术、红外光电技术及现代电磁理论、设计和子技术、红外光电技术及现代电磁理论、设计和制作技术为一体的光、机、电一体化高新技术。

制作技术为一体的光、机、电一体化高新技术。

它具有调速系统兼具直流、交流两类调它具有调速系统兼具直流、交流两类调速系统的优点。

速系统的优点。

英、美等经济发达国家对开关磁阻电动英、美等经济发达国家对开关磁阻电动机调速系统的研究起步较早，并已取得显著效果，机调速系统的研究起步较早，并已取得显著效果，产品功率等级从数产品功率等级从数w直到数百直到数百kw，广泛应用于，广泛应用于家家用电器、航空、航天、电子、机械及电动车辆用电器、航空、航天、电子、机械及电动车辆等等领域。

领域。

2.22.22.22.22.32.3总体影响总体影响2.4SRD2.4SRD机械结构机械结构下面通过一个下面通过一个开关磁阻电动开关磁阻电动机原理模型来机原理模型来介绍工作原理介绍工作原理电机的定子铁芯有六个齿极，由电机的定子铁芯有六个齿极，由导磁良好的硅钢片冲制导磁良好的硅钢片冲制。

电机的转子铁芯有四个齿极，电机的转子铁芯有四个齿极，由导磁良好的硅钢片冲制。

由导磁良好的硅钢片冲制。

由于定子与转子都有凸起的由于定子与转子都有凸起的齿极，这种形式也称为双凸极齿极，这种形式也称为双凸极结构。

在定子齿极上绕有线圈结构。

在定子齿极上绕有线圈（定子绕组），用来向电机提（定子绕组），用来向电机提供工作磁场。

在转子上没有线供工作磁场。

在转子上没有线圈，这是圈，这是磁阻电机的主要特点磁阻电机的主要特点。

2.52.5电动机定、转子实际结构电动机定、转子实际结构2.62.6.12.6.12.7开关开关磁阻电机的优缺点磁阻电机的优缺点1.SRD电电机机转转子子上上没没有有任任何何形形式式的的绕绕组组、永永磁磁体体、滑滑环环等等，定定子子上上只只有有简简单单的的集集中中绕绕组组，绕绕组端部较短，没有相间跨接线，因此组端部较短，没有相间跨接线，因此SR电机的结构比鼠笼式感应电动机还要简单。

电机的结构比鼠笼式感应电动机还要简单。

2.SR电机的材料利用系数高，与直流电机甚至感应电机相比，体积小、坚固、维护量小。

电机的材料利用系数高，与直流电机甚至感应电机相比，体积小、坚固、维护量小。

3.由由于于SR电电机机的的转转矩矩与与电电流流极极性性无无关关，只只需需要要单单方方向向的的电电流流激激励励，因因此此在在理理论论上上功功率率变变换换器器电电路路中中每每相相可可以以只只用用一一个个可可控控开开关关元元件件，而而且且每每个个可可控控开开关关元元件件都都与与电电机机绕绕组组串串联联，不不会会出出现现像像交交流流电电机机PWM逆逆变变器器那那样样有有电电源源直直通通短短路路的的危危险险，所所以以功功率率变变换换器器电电路路简简单单，可可靠靠性高。

性高。

4.SR电机转子上无绕组，系统在低速运行时，不仅转矩大，而且转子发热不严重。

电机转子上无绕组，系统在低速运行时，不仅转矩大，而且转子发热不严重。

5.SRD系系统统可可以以通通过过对对电电流流的的导导通通、断断开开以以及及电电流流幅幅值值等等的的控控制制，易易于于实实现现系系统统的的软软启启动动，四象限运行和宽广的恒功率范围。

四象限运行和宽广的恒功率范围。

6.SRD系统的容错能力强，在缺相的情况下仍然能可靠运行。

系统的容错能力强，在缺相的情况下仍然能可靠运行。

7.SR电机原有的转矩脉动大、噪声大的缺点通过技术的进步也已经可以解决。

电机原有的转矩脉动大、噪声大的缺点通过技术的进步也已经可以解决。

192.7.1SRD的特点的特点SR电机结电机结构简单、构简单、坚固、维坚固、维护量小护量小功率变换功率变换器电路简器电路简单、可靠单、可靠性高性高可以在宽可以在宽广的速度广的速度和负载范和负载范围内高效围内高效率运行率运行控制方便、控制方便、灵活，易灵活，易于实现四于实现四象限运行象限运行起动电流起动电流小，启动小，启动转矩大转矩大容错能力容错能力强，在缺强，在缺相情况下相情况下仍能可靠仍能可靠运行运行转矩脉动转矩脉动大大振动与噪振动与噪声大（已声大（已解决）解决）2.82.8.1电动汽车用开关磁阻电机三相SRM五相SRM2.8.32.9SRD的研究方向的研究方向SR电机设计研究：

电机设计研究：

1、减小转矩脉动及噪声、减小转矩脉动及噪声,电机的振动的研究电机的振动的研究2、相数的研究与选择、相数的研究与选择3、电机铁耗、效率分析、电机铁耗、效率分析SR电机的控制策略研究：

电机的控制策略研究：

最优控制，减小转矩脉动、降低噪声最优控制，减小转矩脉动、降低噪声具有较高动态性能、算法简单、可抑制参数变化、扰动及各种不确定性干扰的新型控制策略具有较高动态性能、算法简单、可抑制参数变化、扰动及各种不确定性干扰的新型控制策略智能控制策略智能控制策略SR电机的无位置传感器控制电机的无位置传感器控制SR电机的振动、噪声研究电机的振动、噪声研究SR电机应用研究：

电动车、发电机、一体化电机等电机应用研究：

电动车、发电机、一体化电机等变换器方案确定和主开关元器件选择变换器方案确定和主开关元器件选择微处理器和专用集成电路的应用微处理器和专用集成电路的应用工作原理工作原理开关磁阻开关磁阻电机机的工作原理基的工作原理基于磁通于磁通总是沿是沿磁磁导最大的路最大的路径径闭合的原理合的原理。

当定、当定、转子子齿中中心心线不重合、磁不重合、磁导不不为最大最大时，磁磁场就会就会产生磁生磁拉力，形成磁阻拉力，形成磁阻转矩，使矩，使转子子转到磁到磁导最大最大位位置。

置。

当向定子各相当向定子各相绕组中依次通中依次通入入电流流时，电机机转子将一步子将一步一步地沿着通一步地沿着通电相序相反的相序相反的方向方向转动。

如果改如果改变定子定子各相的通各相的通电次次序，序，电机将改机将改变转向。

但相向。

但相电流通流方向流通流方向的改的改变是不会是不会影响影响转子的子的转向的。

向的。

1定子和定子和转子均子均为凸极凸极结构；

构；

2定子上空定子上空间相相对的两个极上的的两个极上的线圈串圈串联或或并并联构成一相构成一相绕组3定子集中定子集中绕阻、阻、绕组为单方向通方向通电4转子上无子上无绕组5最常最常见的的组合合为6/4极，极，8/6极或极或12/8极极。

结构特点结构特点33开关磁阻电机原理开关磁阻电机原理在讲电动机工作原理时常用通电导线在在讲电动机工作原理时常用通电导线在磁场中受力来解释电动机旋转的道理，磁阻磁场中受力来解释电动机旋转的道理，磁阻电机转子上没有绕组，那是靠什么力推动转电机转子上没有绕组，那是靠什么力推动转子转动呢？

子转动呢？

磁阻电动机是利用磁阻最小原理，也就磁阻电动机是利用磁阻最小原理，也就是磁通总是沿磁阻最小的路径闭合，利用磁是磁通总是沿磁阻最小的路径闭合，利用磁引力拉动转子旋转。

引力拉动转子旋转。

下面通过图示来说明转子的工作原理，下面通过图示来说明转子的工作原理，下面是磁阻电动机的正视图，定子六个齿下面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是连极上绕有线圈，径向相对