开关磁阻电机结构与原理_学习手册

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相关知识

一、开关磁阻电机的结构

开关磁阻电机（Switch Reluctance Machine）具有高起动转矩、高效率、高过载能力、可正反频繁无冲击电流起动，可快速制动、可宽范围调速，低运行电流、低维护费用，结构简单、坚固，易于制造等特点。使得其在新能源货运车上得到了大量使用，但开关磁阻电机所具有的震动较大，噪声大等使得其在新能源轿车中还没使用。从图 4-20 开关磁阻电机外形图中可见与与三相交流鼠笼式异步电机最大的不同是电源进线多了，外部联线方式发生了改变。本图中采用的是水冷方式，增加了冷却管路。

图4-20 开关磁阻电机外形图

从图4-21 的开关磁阻拆装简图中，可以更清楚的看到开关磁阻的结构，定子绕组中有多个绕组，采取一定的接线方式，与定子铁芯一起形成多个磁极。定子的每个绕组与其所围绕的铁芯形成一个磁极。磁极是偶数的，两个互差 180°角的绕组组成一个磁极对。分别代表磁场的N、S 极。

图4-21 开关磁阻拆装简图转子是由转子轴和转子铁芯所组成。转子上无绕组也

无导条，转子铁芯上有多个突出级，

可为定子磁场提供顺畅的磁路。转子突出极也是偶数的。

a)定子铁芯图b)定子铁芯与转子组装图c)定子与

转子组装图图4-22 开关磁阻电机组装简图从图4-22 中可知，定子的磁极数为6，而转子的突出极为4。可见定子磁极与转子突出极是不相等的。但定子磁极数与转子突出极数应尽量靠近，不应相差太大。定子和转子也还有其它的形式。

a) 12/8 极磁阻电机b) 4/2 极

磁阻电机图4-23 开关磁阻电机不同磁极图

在图4-23 中，a)图中定子磁极为12 极，但转子突出极只有8 极。在b)图中，定子磁极有4 极，但转子突出极只有2 极。在a)图中定子可以有6 相定子绕组接线，b) 图中定子绕组可以有A、B 两相绕组接线。

图4-24 开关磁阻电机拆装图

从图4-24 的开关磁阻电机拆装图中可以看到，开关磁阻电机也有一部分是采用风冷的形式，其转子上安装有风扇将风鼓入电机。另外在电机上还安装有霍尔传感器，用于在电机起动过程中检测转子位置。通过位置传感器对转子位置的测量，可以很方便的计算出转子转速。

二、开关磁阻电机原理开关磁阻电机的工作机理基于磁通总是沿磁导最大的路径闭合

的原理。当定、转子齿中

心线不重合、磁导不为最大时，磁场就会产生磁拉力，形成磁阻转矩，使转子转到磁导最大的位置。当向定子各相绕组中依次通入电流时，电机转子将一步一步地沿着通电相序相反的方向转动。如果改变定子各相的通电次序，电机将改变转向。但相电流通流方向的改变是不会影响转子的转向的。

图4-25 开关磁阻电机运行原理图

图4-25 是开关磁阻电机运行原理图，磁通总要沿着磁阻最小路径闭合，一定形状的铁心在移动到最小磁阻位置时，必定使自己的轴线与主磁场的轴线重合。

1、给A-A’线圈通电，线圈产生磁场，转子铁芯是导磁的，如果 1-1’中心线不与A-A’ 中心线重合，那么在磁场力的作用下将会吸引转子旋转，直到1-1’中心线与A-A’ 中心线重合。由于1-1’中心线与A-A’重合了，开关磁阻电机的磁极对数与转子突出极对数是不相同的，所以2-2’中心线与B-B’不重合，3-3’中心线与C-C’也不重合。

2、再将A-A’线圈断电，给B-B’线圈通电，此时2-2’中心线与B-B’中心线最近，但又不重合，所以B-B’线圈产生的电磁力将吸引转子旋转，直至2-2’中心线与B-B’中心线重合。此时1-1’中心线与A-A’中心线不再重合，3-3’中心线与C-C’中心线也不重合。

3、再将B-B’线圈断电,给C-C’线圈通电，此时3-3’中心线与C-C’中心线最近，但又不重合，所以C-C’线圈产生的电磁力将吸引转子旋转，直至3-3’中心线与C-C’中心线重合。

4、再将C-C’线圈断电,给D-D’线圈通电，此时1-1’中心线与D-D’中心线最近，但又不重合，所以D-D’线圈产生的电磁力将吸引转子旋转，直至1-1’中心线与D-D’中心线重合。

5、再将D-D’线圈断电,给A-A’线圈通电。重复上面1，2，3，4 步骤。开关磁阻电机也就旋转起来了。

6、要使电机反向旋转，只要改变绕圈通电顺序即可。例如上述方法是A-A’线圈最先通电，然后断电，给B-B’线圈通电，依此类推。形成转子逆时针旋转。可以在A-A’线圈断电后，给D-D’线圈能电，而不是给B-B’通电，这样转子就会顺时针旋转。

注意：电机的旋转方向只与绕圈通电顺序有关而与绕圈电流方向无关。例如上述方法是电流从A 流到A’，那么改变电流方向从A’流向A 也是一样的效果。

7、开关磁阻电机的旋转速度与线圈通断电的改变频率有关。改变的越快，电机转速也越快。

这就是磁阻电动机的工作原理。由于是运用了利用磁阻最小原理，故称为磁阻电动机，又由于线圈电流通断、磁通状态直接受开关控制，故称为开关磁阻电动机。

下面再来分析开关磁阻电机铭牌含义：

制造厂名：填写制造厂家名称。

型号：例如型号为KC115MSXXX。KC：开关磁阻电机；115：尺寸规格代号；M：信号反馈元件代号（M-光电编码器，X-旋转变压器，H-霍尔元件，无传感器不必标注）；S：冷却方式代号（S-水冷，Y-油冷）。XXX：预留代号由用英文大写字母或阿拉伯字母组合，其含义由制造商自行决定。

编号：制造厂家产品编号。名称：开关磁阻电机。

主要参数包括：额定电压、持续转矩、持续功率、相数、工作制、峰值转矩、峰值功率、最高工作转速、绝缘等级、防护等级。

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