电机装置磁阻的设置与使用
永磁辅助同步磁阻电机设计与应用
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开关磁阻电机原理和应用
开关磁阻电机开关磁阻电机是一种新型调速电机，调速系统兼具直流、交流两类调速系统的优点，是继变频调速系统、无刷直流电动机调速系统的最新一代无极调速系统。
它的构造简单稳固，调速范围宽，调速性能优异，且在整个调速范围内都具有较高效率，系统可靠性高。
主要由开关磁阻电机、功率变换器、控制器与位置检测器四部分组成。
控制器内包含控制电路与功率变换器，而转子位置检测器那么安装在电机的一端。
其电机部分由于是运用了磁阻最小原理，故称为磁阻电动机，又由于线圈电流通断、磁通状态直承受开关控制，故称为开关磁阻电动机。
特征开关磁阻电机构造简单，性能优越，可靠性高，覆盖功率范围10W~5MW的各种上下速驱动调速系统。
使的开关磁阻电机存在许多潜在的领域，在各种需要调速和高效率的场合均能得到广泛使用〔电动车驱动、通用工业、家用电器、纺织机械、电力传动系统等各个领域〕。
优点◆其构造简单，价格廉价，电机的转子没有绕组和磁铁。
◆电机转子无永磁体，允许较高的温升。
由于绕组均在定子上，电机容易冷却。
效率高，损耗小。
◆转矩方向与电流方向无关，只需单方相绕组电流，每相一个功率开关，功率电路简单可靠。
◆转子上没有电刷构造稳固，适用于高速驱动。
◆转子的转动惯量小，有较高转矩惯量比。
◆调速范围宽，控制灵敏，易于实现各种再生制动才能。
◆并具频繁启动〔1000次/小时〕，正向反向运转的特殊场合使用。
◆且启动电流小，启动转矩大，低速时更为突出。
◆电机的绕组电流方向为单方向，电力控制电路简单，具有较高的经济性和可靠性。
◆可通过机和电的统一协调设计满足各种特殊使用要求。
缺点其工作原理决定了，假设需要开关磁阻电机运行稳定可靠，必须使电机与控制配合的很好。
因其要使用位置传感器，增加了构造复杂性，降低了可靠性。
对于电机本身而言，转矩脉动大是其固有的缺点；在电机远离设计点的时候，转矩脉动大会表达的更加明显。
假设单纯使用电流斩波或最优导通角控制方法，对其转矩脉动的改善不是很大，需要参加更加复杂的算法。
电动车用开关磁阻电机设计与优化方法
电动车用开关磁阻电机设计与优化方法摘要：随着人们生活水平日益提高，人均汽车占有量大幅度提升，传统汽车产生的尾气对环境造成了严重威胁，因此发展绿色交通工具成为当今社会的一个热点话题。
电动汽车具有噪音低、无污染和能源利用率高等特点，是比较理想的交通工具。
近年来电力电子技术不断发展，微电子、电机学、现代计算机技术和控制理论也开始完善，这都促使开关磁阻电机系统得到了飞速的发展。
目前已成功应用于电动车用驱动系统、家用电器、高速驱动、泵及风机等众多领域中，创造了巨大的经济效益，是直流电机调速系统、交流电机调速系统、无刷直流电机调速系统强有力的竞争者。
关键词：开关磁阻电机；设计；优化目前国家正大力发展新能源技术，电动车因势而起，得到了快速的发展，电动车作为一种新兴的代步用车，不仅绿色环保而且在未来有极大的发展潜力。
目前电动车驱动电机主要有永磁电机、异步电机、直流电机等。
作为一种新型电机，开关磁阻电机SRM由于其结构简单、制造成本低、调速范围宽、控制灵活且效率高等优点，与传统的电动车驱动电机相比有较大的竞争力，而且能满足电动车起动转矩大、起动电流小的需求，所以在电动车驱动领域中有较大的发展潜力。
一、开关磁阻电机基本原理开关磁阻电机依靠定、转子之间磁阻变化运行，当给定子其中一相绕组通电时，若定子极轴线和转子极轴线不重合，就会有磁阻力作用在转子上，使转子运动，直到两者轴线重合，磁阻力消失，在惯性作用下继续旋转一定角度，然后换相邻绕组通电，使转子继续转动[1]。
如图。
图中定子极上为定子线圈，标有箭头的绕组表示该相绕组通电，虚线表示磁力线，转子起动前的转角为0°。
在初始位置，A 相绕组通电，在磁力的作用下，距 A 相最近的转子极受力开始逆时针转动，使磁阻变小，转子旋转到5°，又旋转了10°，直到15°为止，转子不再转动，此时磁路最短。
为了使转子继续转动，必须在转子不受力时切断 A 相电源，同时接通 B 相，于是 B 相产生磁通，磁力线沿磁路最小的磁极通过转子，在磁力的作用下继续转动，直到转到30°之前，关断 B 相绕组电源并开通 C 相绕组，使转子继续转动，在转到45°之前接通 A 相绕组电源，以此类推，电机就会运行下去。
开关磁阻电机的设计与应用
开关磁阻电机的设计与应用引言开关磁阻电机是一种新型的电机，具有结构简单、体积小、响应快、效率高等优点，在工业生产和家用电器等领域得到广泛应用。
本文将介绍开关磁阻电机的设计原理、构造和工作方式，并探讨其在不同领域的应用。
1. 开关磁阻电机的设计原理开关磁阻电机是通过控制磁场的方向和大小来实现转动，其设计原理基于磁阻效应和磁场的反转。
当电流通过绕组时，会产生一个磁场，根据右手定则，当磁阻材料中的磁场方向与绕组的磁场方向相反时，就会出现瞬时的磁流偏移，导致磁场的反转。
通过不断地反转磁场的方向，可以产生连续的转动力。
2. 开关磁阻电机的构造开关磁阻电机主要由转子、定子和驱动电路组成。
2.1 转子转子是开关磁阻电机的核心部件，由磁阻材料制成。
磁阻材料通常采用铁短路片或磁铁片，具有高导磁性和低磁饱和性。
转子上绕有线圈，通过控制线圈通电情况，可以控制转子的磁场方向和大小。
2.2 定子定子是开关磁阻电机中固定的部件，用于产生或感应磁场。
定子一般由永磁体或电磁体构成，永磁体具有固定的磁场，电磁体则通过外部电源提供磁场。
定子的磁场与转子的磁场交互作用，产生转动力。
2.3 驱动电路驱动电路是控制开关磁阻电机正常工作的关键部分，它负责提供正确的电流和电压信号，并控制磁场的反转。
驱动电路一般由电能转换器、控制芯片和传感器组成。
3. 开关磁阻电机的工作方式开关磁阻电机主要有两种工作方式：单相工作和多相工作。
3.1 单相工作单相工作是指开关磁阻电机通过单个绕组进行驱动，具有结构简单、成本低的优点。
但由于只有一个驱动绕组，单相工作的开关磁阻电机转速较低，扭矩较小，适用于一些低负载和速度要求不高的应用。
3.2 多相工作多相工作是指开关磁阻电机通过多个绕组进行驱动，具有转速高、扭矩大的优点。
多相工作的开关磁阻电机可以灵活控制磁场的变化，达到更高的效率和更精确的转动性能。
但多相工作的开关磁阻电机相对于单相工作来说，结构复杂，成本较高。
开关磁阻电机驱动系统的运行原理及应用
开关磁阻电机驱动系统的运行原理及应用二低轴阻发电机参考资料1 引言开关磁阻电机驱动系统SDR具有一些很有特色的优点:电机结构简单、坚固、维护方便甚至免维护,启动及低速时转矩大、电流小;高速恒功率区范围宽、性能好,在宽广转速和功率访问内都具有高输出和高效率而且有很好的容错能力;这使得SR电机系统在家用电器、通用工业、伺服与调速系统、牵引电机、高转速电机、航空航天等领域得到广泛应用;SR电机是一种机电能量转换装置;根据可逆原理,SR电机和传统电机一样,它既可将电能转换为机械能—电动运行,在这方面的理论趋于成熟;也可将机械能转换为电能—发电运行,其内部的能量转换关系不能简单看成是SR电动机的逆过程;本文将从SR电机电动和发电运行这两个角度阐述SR电机的运行原理;2 电动运行原理转矩产生原理控制器根据位置检测器检测到的定转子间相对位置信息,结合给定的运行命令正转或反转,导通相应的定子相绕组的主开关元件;对应相绕组中有电流流过,产生磁场;磁场总是趋于“磁阻最小”而产生的磁阻性电磁转矩使转子转向“极对极”位置;当转子转到被吸引的转子磁极与定子激磁相相重合平衡位置时,电磁转矩消失;此时控制器根据新的位置信息,在定转子即将达到平衡位置时,向功率变换器发出命令,关断当前相的主开关元件,而导通下一相,则转子又会向下一个平衡位置转动;这样,控制器根据相应的位置信息按一定的控制逻辑连续地导通和关断相应的相绕组的主开关,就可产生连续的同转向的电磁转矩,使转子在一定的转速下连续运行;再根据一定的控制策略控制各相绕组的通、断时刻以及绕组电流的大小,就可使系统在最隹状态下运行;图1 三相sr电动机剖面图从上面的分析可见,电流的方向对转矩没有任何影响,电动机的转向与电流方向无关,而仅取决于相绕组的通电顺序;若通电顺序改变,则电机的转向也发生改变;为保证电机能连续地旋转,位置检测器要能及时给出定转子极间相对位置,使控制器能及时和准确地控制定子各相绕组的通断,使srm能产生所要求的转矩和转速,达到预计的性能要求;电路分析图2中电源vcc是一直流电源,3个电感分别表示srm的三相绕组,igbt1～igbt6为与绕组相连的可控开关元件,6个二极管为对应相的续流二极管;当第一相绕组的开关管导通时,电源给第一相励磁,电流的回路即励磁阶段是由电源正极→上开关管→绕组→下开关管→电源负极,如图2a所示;开关管关断时,由于绕组是一个电感,根据电工理论,电感的电流不允许突变,此时电流的续流回路即去磁阶段是绕组→上续流二极管→电源→下续流二极管→绕组,如图2b所示;图2 srm电路工作示意图能量转换关系当忽略铁耗和各种附加损耗时,srm工作时的能量转换过程为:通电相绕组的电感处在电感上升区域内转子转向“极对极”位置,当开关管导通时,输入的净电能一部分转化为磁场储能,一部分转化为机械能输出;当开关管关断时,绕组电流通过二极管和电源续流,存储的磁场储能一部分转化为电能回馈电源,另一部分则转化为机械能输出;sr电动机的运行特性12 sr电动机运行速度低于ωfc第一临界速度的范围内,为了保证ψmax和i不超过允许值,采用改变电压、导通角和触发角三者中任一个或任两个,或三者同时配合控制;当sr电动机在高于ωfc范围运行时,在外加电压、导通角和触发角都一定的条件下,随着转速的增加,磁链和电流将下降,转矩则随着转速的平方下降如图3中细实线;为了得到恒功率特性,必须采用可控条件;但是外施电压最大值是由电源功率变换器决定的,而导通角又不能无限增加一般不能超过半个转子极距;因此,在电压和导通角都达最大时,能得到的最大功率的最高转速ωsc被称之为“第二临界转速”;当转速再增加时,由于可控条件都已经达到极限,转矩将随转速的二次方下降,如图3所示;图3 sr电动机的运行特性开关磁阻电机一般运行在恒转矩区和恒功率区;在这两个区域中,电机的实际运行特性可控;通过控制条件,可以实现在粗实线以下的任意实际运行特性;而在串励特性区,电机的可控条件都已达极限,电机的运行特性不再可控,电机呈现自然串励运行特性,故电机一般不会运行在此区域; 运行时存在着第一、第二两个临界运行点是开关磁阻电机的一个重要特点;采用不同的可控条件匹配可以得到两个临界点的不同配置,从而得到各种各样所需的机械特性,这就是开关磁阻电动机具有优良调速性能的原因之一;从设计的观点看,两个临界点的合理配置是保证sr电动机设计合理,满足给定技术指标要求的关键; 从控制角度看,在上述两个区域采用不同的控制方法,在第一临界转速以下一般采用电流斩波控制方式ccc方式,在第一、第二临界转速之间采用角度位置控制方式apc方式;3 发电运行原理开关磁阻发电机switched reluctance generator简介开关磁阻发电机srg的研究始于20世纪80年代末;初期它是被用作飞机上的起动/发电机的,所以,又称为sr起动/发电机456;由于开关磁阻电机在航天飞机中的广阔应用前景,引起了一些国家政府部门和航天企业的高度重视;1990年美国空军usaf、wright实验室、wpafb联合与通用电气飞机发动机公司general electric aircraft engine签约,共同资助ge公司开展开关磁阻组合起动/发电机的研究;lucas航空公司lucas aerospace也开展了sr起动/发电机的研究,认为sr起动/发电机可以在飞机发动机熄火的紧急情况下,由风力发动机windmilling engine驱动为众多的机载设备提供更加可靠的应急电源; 我国在sr发电机的领域也开展了相关的研究活动;其中西北工业大学、西安交通大学在国家“九五”预研基金和国家教委博士点基金的资助下进行sr起动/发电机的相关研究,研制了4kw的sr 起动/发电机3;南京航天航空大学也开展了sr发电机的研究工作;与其它发电机相比,开关磁阻发电机具有独特的结构特点: 1 结构简单其定、转子均为简单的叠片式双凸极结构,定子上绕有集中绕组,转子上无绕组及永磁体; 2 容错能力强,无论从物理方面还是从电磁方面来讲,电机定子各相绕组间都是相互独立的,因而在一相甚至两相故障的情况下,仍然能有一定功率的电能输出; 3 可以作成很高转速的发电装置,从而达到很高的能流密度;转矩产生原理如图4所示,与电动运行时不同,绕组在转子转离“极对极”位置即电感下降区时通电,产生的磁阻性电磁转矩趋使电机回到“极对极”位置,但原动机驱动转子克服电磁转矩继续逆时针旋转;此时电磁转矩与转子运动方向相反,阻碍转子运动,是阻转转矩性质;图4 三相sr发电机剖面图当转子转到下一相的“极对极”位置时,控制器根据新的位置信息向功率变换器发出命令,关断当前相的主开关元件,而导通下一相,则下一相绕组会在转子转离“极对极”位置通电;这样,控制器根据相应的位置信息按一定的控制逻辑连续地导通和关断相应的相绕组的主开关,就可产生连续的阻转转矩,在原动机的拖动下发电;电路分析根据法拉第电磁感应定律“运动导体在磁场中会产生电势”,而srg转子仅由叠片构成,没有任何带磁性的磁体;这就需要在srg发电前有电源提供给srg励磁,使其内部产生磁场;所以,srg的特点是首先要通过定子绕组对电机励磁;这一点和其它发电机有着很明显的区别;srg的工作原理如下:图5中电源vcc是一直流电源,既可以是电池,也可以是直流电机;三个电感分别表示srg 的三相绕组,igbt1～igbt6为与绕组相连的可控开关元件,6个二极管为对应相的续流二极管;当第一相绕组的开关管导通时即励磁阶段,电源给第一相励磁,电流的回路是由电源正极→上开关管→绕组→下开关管→电源负极,如图5a所示;开关管关断时,由于绕组是一个电感,根据电工理论,电感的电流不允许突变,电流的续流回路即发电阶段是绕组→上续流二极管→电源→下续流二极管→绕组,如图5b所示;能量转换关系当忽略铁耗和各种附加损耗时,srg工作时的能量转换过程为:通电相绕组的电感处在电感下降区域内转子转离“极对极”位置,当开关管导通时,输入的净电能转化为磁场储能,同时原动机拖动转子克服srg产生的与旋转方向相反的转矩对srg做功使机械能也转化为磁场储能;当开关管关断时,srg绕组电流续流,磁场储能转化为电能回馈电源,并且机械能也转化为电能给电源充电;图5 srg电路工作示意图sr发电机的运行特性 sr发电机的运行特性与sr电动机的运行特性类似,只不过将曲线沿速度轴翻转到转矩为负的第四象限,在此不再赘述;4 结束语虽然srd系统的发展历程仅仅二十余年,但它取得了令人瞩目的成绩;其产品已在电动车用驱动系统、家用电器、工业应用、伺服系统、高速驱动、航空航天等众多领域得到成功应用,其功率范围也覆盖了从10w到5mw的宽广范围;它已成为现代调速系统中一支不可忽视的竞争力量;作为一种结构简单、鲁棒性能好、价格便宜的新型调速系统,开关磁阻电机及其调速系统引起各国电气传动界的广泛关注和浓厚兴趣,在世界范围内,正在形成理论研究和实际应用齐头并进的发展趋势;。
电机磁阻原理的应用实例
电机磁阻原理的应用实例1. 电机磁阻原理介绍电机磁阻原理是指在电机中利用磁阻力来实现转动力的传递和能量转换的原理。
磁阻力是指在磁场中，流经导体的电流受到力的作用而产生的阻力。
电机磁阻原理在电动机控制和驱动系统中具有广泛的应用。
以下是几个应用实例。
2. 电动车电机控制系统电动车电机控制系统是电机磁阻原理的一个重要应用实例。
在电动车中，电机磁阻原理通过控制电机转子磁阻力的大小，来调节电机的转速和转矩。
通过改变电机转子磁阻力的大小，可以实现电动车的加速、制动和恒速巡航等功能。
电动车电机控制系统通常由电机驱动器、电机控制器和传感器等组成。
2.1 电机驱动器电机驱动器是用来控制电机转子磁阻力的设备，通过改变电机驱动器的工作模式和参数，可以实现电机转速和转矩的控制。
电动车中常用的电机驱动器包括直流电机驱动器和交流电机驱动器等。
2.2 电机控制器电机控制器是电动车电机控制系统的核心部件，它通过接收来自传感器的反馈信号，控制电机驱动器的工作状态。
电机控制器可以实现电机的起动、制动、转速调节和转矩控制等功能。
2.3 传感器传感器是用来感知电机和电动车工作状态的装置，在电动车电机控制系统中，传感器通常用来测量电机转子的位置、转速和温度等参数。
传感器将测量结果传输给电机控制器，使其能够实时调整电机的工作状态。
3. 变频器变频器是电机磁阻原理应用的另一个重要实例。
变频器是一种能够改变电机转速和转矩的装置，通过改变电机供电的频率和电压，可以实现电机的调速和转矩控制。
变频器广泛应用于工业生产中的电机驱动系统，可以提高电机运行效率，降低能源消耗。
变频器通常由主电路、控制电路和触摸屏等组成。
主电路用于将电源的交流电转换为电机所需的变频交流电。
控制电路负责接收来自触摸屏和传感器等的输入信息，并根据信息调节主电路的工作状态。
触摸屏用于人机交互，与变频器进行参数设置和故障诊断等操作。
4. 电机传动系统电机传动系统是电机磁阻原理应用的另一个典型实例。
磁阻同步电机设计方案
磁阻同步电机设计方案磁阻同步电机是一种新型的高效电机，具有高效率、高功率密度和高动态响应等优势。
以下是一份磁阻同步电机的设计方案，重点介绍了原理、结构和控制方法。
一、原理磁阻同步电机是一种通过改变磁阻来实现动力传递的电机。
它由一个固定磁阻和一个旋转磁阻组成。
当固定磁阻和旋转磁阻之间形成磁阻差异时，就会产生力矩，推动旋转磁阻转动。
二、结构磁阻同步电机的结构由定子、转子和传感器组成。
定子是由一组线圈绕制而成，旋转磁阻则由一组磁阻体构成。
传感器用于检测位置和速度，以提供控制信号。
三、控制方法磁阻同步电机的控制方法主要有矢量控制和直接转矩控制两种。
1. 矢量控制矢量控制是一种基于场向量的控制方法，通过精确控制电流大小和相位差来实现电机的转速和转矩控制。
该控制方法具有良好的动态性能和响应速度。
2. 直接转矩控制直接转矩控制是一种基于瞬时转矩控制的方法，通过实时测量电流和转速，计算出瞬时转矩，并控制电机的电流以实现所需的转矩。
该控制方法具有较高的转矩精度和动态性能。
四、其他问题除了以上的主要内容，还有一些其他需要考虑的问题。
1. 冷却系统磁阻同步电机的高功率密度会产生大量热量，因此需要设计有效的冷却系统，确保电机的温度在安全范围内。
2. 耐久性与可维修性磁阻同步电机的结构相对复杂，需要考虑到其耐久性和可维修性，以便在需修理时能够方便地进行维护和更换。
3. 效率与功率因数磁阻同步电机的设计要考虑到其效率和功率因数，尽可能提高电机的效率和功率因数，以减少能源浪费和提高系统的整体性能。
综上所述，磁阻同步电机是一种高效、高功率密度和高动态响应的电机，通过改变磁阻来实现动力传递。
设计方案包括原理、结构和控制方法，同时还需要考虑到冷却系统、耐久性与可维修性以及效率与功率因数等方面的问题。
通过综合考虑以上内容，可以设计出一台高性能的磁阻同步电机。
微型电动汽车用开关磁阻电动机的设计与控制
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篡 堕 熏 塑 …
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微 型 电动 汽 车 用 开 关 磁 阻 电动 机 的设 计 与控 制
张战超 ， 全 力， 朱孝 勇， 张 超， 刘修福
（ 江苏大学 ， 江苏镇江 ２ １ ２ ０ １ ３ ）
摘
要： 针对 微型电动汽车运行工况和驱 动性能 要求 ， 设计 了一种 开关磁 阻 电动机 ， 通过采 用有 限元 对 电机 结
构进 行了设计 、 分 析和优化 ， 并构建 了基 于开关 磁阻 电动机 的驱动控 制系统 。在控制 策略 上采用双 闭环调 速系统 ： 速度 环采 用 Ｐ Ｉ 控制 、 电流环采用角位置控制 与电流斩波控制相结合 的方法 ， 有效减小 了电机的转矩脉动 。理论建模
仿真 和样 机实验表明 ， 该 电机在 低压大电流的工作条件下 ， 具有动态性 能好 、 起动转矩 大等优点 ， 能满 足微型 电动 汽
ｐ ｒ ｏ ｔ ｏ ｔ ｙ ｐ ｅ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｉ ｓ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ｈ ａ ｓ ｔ ｈ ｅ ｐ ｅ ｆｏ ｒ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｇ ｏ ｏ ｄ ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｒ ｅ ｓ ｐ ｏ ｎ ｄ ａ ｎ ｄ ｌ ａ ｒ ｇ ｅ ｓ ｔ ａ ｒ ｔ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｒ ｑ ｕ ｅ ｗｏ ｒ ｋ ｉ ｎ ｇ ｉ ｎ ｌ ｏ ｗ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ａ ｎ ｄ ｌ ａ ｒ ｇ ｅ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｓ ｉ ｔ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ， ａ ｎ ｄ ｓ ａ ｔ ｉ ｓ ｉ ｆ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｑ ｕ ｉ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ｒ ｏ Ｅ Ｖ ｆ ｏ ｒ ｓ ｔ ａ ｒ ｔ ｉ ｎ ｇ ｆ ｒ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｔ ｌ ｙ， ａ ｃ ｃ ｅ ｌ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｎｄ ａ ｃ ｌ ｉ ｍｂ ｉ ｎ ｇ ｏ ｎ ｓ ｌ ｏ ｐ ｅ ｓ ， ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ ｈ ａ ｓ ｐ ｏ ｔ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｌ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｒ ｏ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ｒ ｏ Ｅ Ｖ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｌ ｏ ｗ－ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ｈ ｉ ｇ ｈ － ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ； ｍｉ ｃ ｒ ｏ － ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉｃ ｒ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｓ ； ｓ ｗ ｉ ｔ ｃ ｈ ｅ ｄ ｒ ｅ ｌ ｕ ｃ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ； ｇ ｒ ａ ｄ ｅ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ； ｔ ｏ ｒ ｑ ｕ ｅ ｉ ｒ ｐ ｐ ｌ ｅ
一种开关磁阻电机控制方法
一种开关磁阻电机控制方法开关磁阻电机是一种新型的电机控制技术，它具有结构简单、运行可靠、适应性强等优点。
下面将介绍一种开关磁阻电机的控制方法。
开关磁阻电机控制方法主要包括三个方面：起动控制、运行控制和保护控制。
首先是起动控制。
在开关磁阻电机起动过程中，为了保证电机能够正常启动并达到设定的运行状态，需要进行起动控制。
起动控制主要包括磁通调节和相序控制两个方面。
磁通调节是通过改变电机磁通来控制电机的起动过程。
在起动时，电机的转子尚未转动，此时可以通过改变励磁电流的大小，改变磁通的大小。
增大磁通可以增加电机的转矩，使得电机起动更加顺利。
相应的，减小磁通可以减小电机的转矩，适用于负载较轻的情况。
相序控制是通过改变电机绕组的相序来控制电机的起动过程。
在三相电源供电的情况下，改变相序可以改变电流的相位，从而改变电机的转速。
通过调节相序，可以控制电机的起动速度和转向。
其次是运行控制。
在电机起动成功后，需要进行运行控制以保证电机能够稳定运行。
运行控制主要包括速度调节、转矩控制和回路控制三个方面。
速度调节是通过改变电机的供电频率和电压来控制电机的转速。
增加供电频率和电压可以提高电机的转速，降低供电频率和电压可以降低电机的转速。
通过不断调节电机的供电频率和电压，可以实现对电机转速的精确控制。
转矩控制是通过改变电机的励磁电流和绕组的相序来控制电机的转矩。
增大励磁电流和改变相序可以增加电机的转矩，减小励磁电流和改变相序可以减小电机的转矩。
通过调节电机的励磁电流和相序，可以实现对电机转矩的精确控制。
回路控制是通过改变电机回路的连接方式来控制电机的运行状态。
例如，可以通过改变电机绕组的连接方式，将电机由星形连接改为三角形连接，从而改变电机的运行特性。
最后是保护控制。
为了保证开关磁阻电机的安全运行，需要进行保护控制。
保护控制主要包括过载保护、欠压保护和过热保护三个方面。
过载保护是通过监测电机的电流来判断电机是否超过额定负载。
旋变解码器磁编直驱电机驱动器 磁阻式旋变测试系统 使用说明书
磁阻式旋变检测设备磁阻式旋变测试系统使用说明书磁阻式旋变测试系统使用说明书1概述磁阻式旋变测试系统（以下简称测试系统）用于磁阻式旋变生产过程中的自动化检测，能够提高检测效率并且减少人工成本。
测试系统用于磁阻式旋变的电气性能指标测试，能够测量旋变的电气误差、变压比、输入阻抗、输出阻抗等技术指标。
2测试系统结构采用一体式机柜的形式，全部组件都放置在机柜内部，比如示波器、一体式计算机、测控箱、测试台架、打印机等。
示波器：用于实时显示旋变激励信号、旋变正弦信号、旋变余弦信号的波形，可以通过示波器观察旋变的工作状态、计算旋变的相位移、计算旋变的变压比等。
一体式计算机：用于运行测试系统上位机软件，上位机软件通过高速CAN总线与测控箱进行数据通讯，能够显示测试台架当前的分度角度，能够显示旋变当前的角位置，能够显示当前的变压比等。
测控箱：功能如下1)给旋变提供10KHz的激励信号，并且接收旋变反馈的正余弦信号，通过信号处理电路处理后，变换成数字量的角位置信号；2)驱动测试台架分度电机，根据上位机的控制指令，主要完成归原点和电气误差测试；3)接收脚踏开关的控制信号，完成指定动作（归原点和电气误差测试）；测试台架：用于为分装式旋变定转子提供支撑；打印机：用于打印测试报告；31)旋变零位定位功能：控制伺服电机带动旋变转子旋转，查找并定位旋变的电气零位。
2)旋变电气误差检测功能：单圈位置检测点的个数为720个（0.5度机械角记录一个数据点），能够显示测试误差曲线、输出测试结果以及记录测试数据。
3)数据记录功能：将产品名称、产品编号、检测结果和测试时间等数据记录在数据库中。
4)数据查看功能：能够查看今天、本周、本月、本年以及自定义时间段的测试数据，并提供误差曲线回显功能。
5)打印报告功能：能够打印检测报告。
4分度精度：小于1′（角分），详见附录分度平台精度检测报告章节；分度分辨率：约1.3″（角秒），详见附录分度平台分辨率设计选型章节；测试数据记录：720点/机械圈，即0.5度记录一个数据点；寻零时间：小于20秒/次；测试时间：小于20秒/次；5设备前面板控制面板，如下图所示：从左至右依次为：总电源(旋钮开关)、电脑电源(旋钮开关)、220V指示(指示灯)、寻零(按钮)、测试(按钮)、状态1(指示灯)、状态2(指示灯)、伺服报警(蜂鸣器)、伺服急停(急停开关）；总电源（旋钮开关）：2档开关，控制整个设备的供电，关闭则整个设备断电、开启则整个设备通电。
JSC开关磁阻电机说明书
JSC开关磁阻电机及控制器说明书南京苏之芯电子技术有限公司第一章 概述1.1 概述本手册主要介绍JSC系列开关磁阻电机及控制器产品的特性，安装使用方法以及维护等方面的知识。
用户在使用之前，请详细阅读本手册，这会帮助您正确的安装和使用控制器，如果在使用过程中遇到任何问题，请联系我们。
JSC系列开关磁阻电机及控制器是为中小型电动车辆提供的一种高效、平稳、易于安装的新型电机及控制器。
主要应用对象为电动三轮车、电动摩托车、工业调速系统等。
该产品能够输出很高的启动电流和提供严格的电池电流限制。
所以，它既能够工作在相对较小的电池电流工况下，又能够提供很好的加速和爬坡能力。
开关磁阻电机控制器采用大功率MOSFET 高频设计，效率可达9 9 % 。
强大智能的微处理器为该控制器提供了全面精确的控制。
第二章主要特性和规格2.1 性能指标工作频率：20KHz待机电流：小于0.5mA5V 传感器电源电流：40mA额定电压：DC48V / 60V电源电流：300mA标准踏板输入：0-5V （三线电阻）刹车模拟信号及踏板信号输入：0-5V全功率工作温度范围：-30 °C至90°C一分钟相线工作电流：120A连续相线工作电流：50 A最大电池电流: 可调节.适配电机额定功率：1-3KW适配电机最大输出功率：3KW适配电机最高转速：4000rpm霍尔位置传感器电压：5V霍尔位置传感器连线长度：不超过5米霍尔位置传感器电流：不超过50mA转把传感器电压：5V转把传感器连线长度：不超过5米转把传感器电流：不超过50mA2.2基本功能1、上电自检。
控制器上电时，依次检查控制器中各个功率器件的状态，与之相关的接口状态如转把、刹车或者其他外部开关等等，一旦出现故障，控制器自动实施保护，充分保证电机的安全，当故障排除以后，控制器的保护会自动恢复。
2、电池电压实时监控。
控制器在工作过程中，会定期检测电源电压（通常每秒钟至少检测数次），当检测电压连续过低时，电池电压不足，控制器自动进入保护，防止对电瓶造成损害；当检测电源连续过高时，电池电压过高，控制器自动进入保护，直至重新上电是电压处于正常范围内。
永磁辅助同步磁阻电机的设计
永磁辅助同步磁阻电机的设计一、引言近年来，电机的应用范围日益广泛，而对于特定需求的电机，需要进行相应的设计以满足特定的工作条件。
本文旨在探讨永磁辅助同步磁阻电机的设计，介绍其工作原理、优势以及具体的设计方法。
二、工作原理永磁辅助同步磁阻电机是一种结合了同步磁阻电机和永磁电机的特点的新型电机。
它通过利用同步磁阻电机的稳定性和永磁电机的高效率，实现了高性能和高效能的结合。
2.1 同步磁阻电机工作原理同步磁阻电机是通过在转子上安装磁片，使转子的磁阻呈现非均匀分布，从而引起磁力的作用。
当定子绕组中的电流通过时，会产生旋转磁场，与转子上磁阻的形状相互作用，驱使转子旋转。
2.2 永磁电机工作原理永磁电机利用永磁体产生恒定的磁场，与定子绕组中的电流相互作用，从而产生转矩。
由于永磁体的磁场是恒定的，因此永磁电机具有高效率和高性能的优势。
2.3 永磁辅助同步磁阻电机工作原理永磁辅助同步磁阻电机在同步磁阻电机的基础上，增加了永磁体作为辅助磁场。
永磁体的磁场可以使电机具有更高的输出转矩和更好的控制性能。
三、设计要求在设计永磁辅助同步磁阻电机时，需要考虑以下几个方面的要求：3.1 功率输出要求根据具体应用场景的功率需求，确定电机的额定功率和最大功率输出。
3.2 效率要求考虑电机的效率要求，选择合适的磁阻材料、绕组材料以及永磁材料等，以提高电机的转换效率。
3.3 控制性能要求根据具体的控制需求，选择合适的控制器和反馈传感器，以实现电机的准确控制和稳定运行。
3.4 动态响应要求在设计过程中，需要考虑电机的动态响应特性，选择合适的转子结构、转子惯量和定子绕组等，以满足快速启动、快速制动等动态响应要求。
四、设计步骤4.1 确定设计参数根据设计要求中的功率输出、效率要求等，确定电机的设计参数，如电机的额定功率、额定转速和转矩等。
4.2 选择磁阻材料和绕组材料根据设计要求和电机的工作条件，选择合适的磁阻材料和绕组材料。
磁阻材料应具有高磁导率和低磁滞特性，绕组材料应具有良好的导电性和导热性。
开关磁阻电机系统使用说明
开关磁阻电动机调速系统 用户手册
淄博凯隆电气有限公司
Zibo Kailong Electricity Co.,Ltd.
前言 感谢您使用凯隆电气公司 CD 系列开关磁阻电动机调速系统。CD 系列调速系统是作为控制装置安装在标准箱体内而设计的。控制器使 用 220V、380V、660V、1140V 标准交流电源，在使用 CD 系列之前 请仔细阅读使用手册，正确使用该控制器。 此使用手册交给最终用户妥善保管。
床等设备中可做为正点，反点端子使用），用户可在外部电路逻辑上与 ST、阳等运行端 子设置为互锁状态关系后使用。 起停：FR（转向端子）、（与 GD 短接，V2 端有效：与 GD 断开则 V1 端有效）：ST（起 动）、与 GD 短接，电动机转动；分开则停转）；GD（控制信号公用）、（控制信号地）； RE（故障复位）、（与 GD 短接则故障复位）。 给定：+10V（设定用电源）、（+10V）；V1（正向转速给定）、（与 GD 间加 0`+10V 给定 信号，电机正转，电压大小对应电机转速高低。可设定为双极性给定方式，参见图 8 说明）； GD（控制信号公用）、（控制信号地）；V2（反向转速给定）、（与 GD 间加 0"+10V 给定信号，电机反转，电压大小对应电机转速高低）：-10V（设定电源）、(-10V)。 联锁：T11（联锁输入）、（与 GD 短接不允许起动；与 GD 断开允许起动）；GD（控制 信号公用）、（控制信号地）。 功能：S0+、SO-（转速信号输出）、（对应电机，每转一转，S0+对应 SO 一输出 24 个 方波脉冲）；D0+、DO-（转向信号输出）、（电机正转时 D0+、DO 一导通，电机反转时， D0+、DO 一关断）；光藕输出，DC30V，5mA 以下。 OS（速度显示信号输出）、（输出出厂值 0"10V，输出电流 c20mA)。 OI（电流信号输出）、（输出出厂值为 0"1 OV，输出电流《20mA）。 报警：EOK（常开触头输出）；EOG（触头输出公共）；EOB（常闭触头输出）。通电后 控制器正常时，EOK 与 EOG 短路，EOB 与 EOG 断开，控制器故障时，EOK 与 EOG 断开，EOB 与 EOG 短路。 2．2．2 主回路接线 接线指导： ■主回路电源接线必须连接合适的保护开关。 ■主回路电源接线建议连接合适的进线电抗器。 ■电源电缆和输出电缆的接头必须镀锡。 2．2．3 控制回路接线 ■接线指导 1) GD 为输出信号的公共端，这些端子不要接地。
开关磁阻电机使用说明书(5.0)
版本 1.1
山东科汇电气股份有限公司
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由于本公司不断的对产品进行改进和升级，本说明书的内容如有改动，恕不另行 通知。
第 9 章 故障与排除 .................................................. 41 第 10 章 维护与售后服务 ............................................. 43
10.1 维护 .............................................................. 43 10.2 易损件更换 ........................................................ 44 10.3 存贮 .............................................................. 44 10.4 保修 .............................................................. 44
目录
目录
第 1 章 前言 ......................................................... 1
1.1 手册说明 ............................................................ 1 1.2 术语说明 ............................................................ 1 1.3 版本说明 ............................................................ 1 1.4 供货清单 ............................................................ 1 1.5 产品说明 ............................................................ 2
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电机装置磁阻的设置与使用目前,以横向磁场电机为代表的交流永磁电机的应用日益受到人们的关注。
但是这一独特的结构会带来分析方法和制造工艺的复杂性,同时,较高的电枢反应电势导致功率因数偏低,以及损耗和变频器容量增加,这些将限制其实际应用。
为利用横向磁场电机结构的优点并避免永磁电机低功率因数带来的问题,横向磁场开关磁阻电机受到了一定的重视。
在开关磁阻电机研究中,可使用与普通交流电机功率因数相似的一个表征输入能量转换为有用输出能量比率的概念,其大小与电机最大、最外位置的磁路饱和情况有关,一般可做到0. 6以上。
本文着重分析了横向磁场开关磁阻电机电磁设计与重要参数的计算方法。
1理论分析1. 1电机结构本文设计的由单相模块构成的外转子横向磁场开关磁阻电机单相结构示意图。
二相样机的A、B相转子模块分布在一根轴线上;而定子模块间则错开半个极距,以便使各绕组在电气上分为180°电角度,构成两相绕组。
样机的定、转子铁心结构件以及外壳均由合金铝锭经车、铣加工制成。
由于电机气隙较小,相数(轴向模块数)考虑的主要因素为外转子结构的机械强度及高速运行时的可靠性。
需要说明的是,电机运行时,三相以下的结构不具备自起动的能量。
而实际应用中电机也不一定由二相组成。
为便于使用更多的独立电机模块进行串联研究,本样机设计为具有双端轴伸的结构。
1. 2转矩密度方程对于开关磁阻电机,由于运行过程中存在磁路饱和与严重的非线性,电机一个周期内产生的磁阻转矩必须使用Ψ( i,θ)曲线在Ψ- i平面上所围的磁共能面积来表示:T =ΔW /Δθ(1)其中:ΔW =∮iΨ(i,θ)di;Δθ=θr =2π/n p。
当电机以平稳的角速度ω旋转时,假设定子极与转子极临近交叠时,该相绕组的方波电流达到最大值I m,而当定子极与转子极中心线重合时方波电流又立刻降为0.这样得到的磁共能曲边三角形ΔW所围面积通过引入一个能量转换系数K c可表示为ΔW = K cΨm I m (2)式中,Ψm为定转子对齐位置时电枢匝链的磁链值。
如果忽略齿槽边缘效应,每极绕组最大磁链Ψm =πn p B g l Feαb 2 Dgαq W(3)式中:B g―――气隙磁密,可看作电机的磁负荷;l Fe―――铁心有效长度;D g―――定子气隙内直径;W―――每相绕组匝数;αq―――凸极齿的极弧系数;αb,b p―――极靴长度。
其中,αb =2 b p / l Fe;b p =0。
5αb l Fe。
由此导出绕组产生的磁阻转矩T = 1 2 n p K c B g l Feαb 2 D gαq W I m(4)若引入电流系数表示绕组电流有效值I = K i K m I m,用线负荷定义表示电流I m = A l Fe /W ,则T =π4 K c K i K mαb l FeπD g /n pαq AB g D 2 g l Fe(5)式中, K c 为电机的广义能量比率。
由于电机位于非线性情况下进行斩波运行,该能量比率为0. 6左右; K i为电流由方波峰值到有效值的转换系数,其值为1。
4; K m为电流波形系数,一般情况下为0。
横向磁场开关磁阻电机的转矩密度与电机的等效轴向长度及极距之比λ=αb l Fe /τ有关。
只有当λ取合适值时,转矩密度才能超过相同电枢直径体积的径向磁场电机。
要注意的是,适当增加电机轴向极靴长度,有利于提高电机的转矩密度,但将使电机轭部厚度有所增大,外径所围体积及重量有所增大;而采用增加极数、减少极距τ的方法来获得转矩密度的提高,极数的增加会影响到开关磁阻电机的第二气隙。
1. 3磁路解析计算方法横向磁场开关磁阻电机具有复杂的三维结构和非线性特点。
为了便于进行优化设计,首先说明通过磁路与气隙磁导解析计算来求解的方法。
如所示,在对齐位置,绝大部分磁通可认为比较均匀地经过定子磁极和转子磁极闭合,电机参数计算可使用较简单的磁路,即可分为气隙、定子磁极、定子磁轭、转子磁极、转子磁轭5段进行求解。
忽略漏磁影响,通过气隙以及定、转子磁极和磁轭构成磁路中的磁通即为电机相绕组总磁通量。
通过气隙、定子磁极与轭部、转子磁极面积和长度计算,借助已知铁心材料的磁化曲线表,即可计算电机的磁化曲线。
可见,通过解析计算方法获得的磁链2电流曲线在磁动势较小时与采用有限元计算结果吻合好(相电流10 A时的磁动势为1 140 A);磁动势较大时,其误差表现出了随相电流增加而增大的趋势。
原因在于:随着绕组相电流的增加,定、转子铁心趋于饱和。
此时,在计算中被忽略的绕组在磁极间空气中产生的磁链成为了不可忽略的重要组成部分。
且随着电流的增加,铁心中的磁通增加比例远远小于环绕绕组空气中磁通的增加,因此该部分误差随电流的增加而增大。
为更准确求解,磁路计算中必须增加绕组内部和极间两部分磁通。
补偿上述磁通的对齐位置解析计算结果如所示,由该方法得到的磁链与三维有限元计算结果基本吻合,误差很小。
按照一般开关磁阻电机的分析方法并结合横向磁场电机三维的空间结构,气隙磁通路径可以划分为5部分。
其中磁路1被认为是沿轴向方向,包含全部励磁安匝数的定子磁极表面间磁通路径;磁路2被看作沿径向方向,定子磁极顶面与转子磁极间磁通路径;磁路3被看作沿径向方向,定子磁极顶面与转子磁极底面间磁链的磁路;磁路4为沿径向方向,转子磁极底面与定子磁极间磁链的磁通路径;磁路5为沿轴向方向,定子磁极顶面间的磁通路径。
考虑到不对齐位置铁心的饱和程度不高,因此上述磁路中不包括铁心端部磁场、定子铁心轭部表面之间、转子铁心齿部、轭部表面之间的磁路。
分别求解后,电机每极绕组的磁链可以由各区域的磁链表示为:Ψ=2(Ψ1 +Ψ2 +Ψ3 +Ψ4 +Ψ5)(6)上述磁路2、3、4沿径向方向,磁路中包含有横向磁场电机环形线圈的全部励磁安匝数,为用于计算最小电感位置磁阻的主要磁通所流经的路径。
计算中可通过开关磁阻电机中关于磁导分量、磁动势和该计算区域内磁阻的计算方法获得。
上述公式计算获得的最小电感位置的磁化曲线如所示。
可以看出:该解析计算方法尽管较为合理且简单,但在相电流较大时仍然存在较大的误差。
主要是因为不对齐位置处的气隙磁路较长,铁心中的磁压降远小于气隙中的磁压降,计算公式中未考虑铁心饱和状态所致。
为此,可以考虑将闭合磁力线回路2、3、4中包含共有的定、转子铁心部分借助已知的铁心材料的磁化曲线表进行修正。
由可知,该方法所得结果同有限元计算误差相差很小,能够满足工程上电机设计初期对于极数的优化设计要求。
2横向磁场开关磁阻电机设计2. 1电机的形式与相数由于横向磁场结构便于实现模块化制造,由此构成多相、单相形式的开关磁阻电机成为最适当的选择。
这是因为单相电机结构简单,制造成本相对较低。
该结构还便于实现多相绕组之间在结构和电磁上的隔离,完全消除相间故障的可能性;且易将故障相与系统其他部分隔离,使电机工作更可靠。
此外,从噪声与振动角度上讲,单相多极结构的使用也将在很大程度上消除多相电机因径向磁吸引力所造成的主要噪声与振动源。
这是因为单相电机在运行时,只形成均匀、同向的径向磁吸力,且定子壳体受力压缩、膨胀均匀。
采用模块化组合的优点还在于可以使电机系统根据安装和电气性能要求在同一舱位内由多个模块构成一相,或由多个单相模块构成三相、四相或更多的相数以减少转矩脉动。
由于转子中并不存在安置绕组所需的槽,所以转子磁极高度的选择可以根据电机的形式、磁路饱和与体积的限制进行选取。
2. 2电机的极数选择优化设计本文在设计过程中对定子内径冲片内径取116 mm,极数分别为8、10、12、14、15、16时采用三维有限元方法和解析计算方法对其对齐与不对齐位置的磁链2电流曲线按相电流取值逐点进行了计算。
两种计算方法结果基本相符,证明了本文所提解析计算方法的正确性。
而当极数发生变化时,有限元计算所得电机的最大电感位置磁链值基本不变,说明了对齐位置忽略磁极表面漏磁假设进行解析计算的正确性。
不同极数时磁化曲线及相应的四相电机平均电磁转矩曲线如所示。
可知,在气隙直径取116 mm并综合考虑极数增加对机械、结构设计、工艺及安装等可能带来的影响,电机取15极时能够获得较为理想的平均转矩。
此外,设计样机的开关频率和铁心损耗也是考虑的因素。
本文取15极为例,当转速为200r/min时,电机的开关频率为50 Hz.2. 3磁极结构尺寸磁极尺寸基本设计原则是:应保证铁心出现最大磁通密度时不会过饱和。
在横向磁场电机中,由于磁极流过的磁通将全部通过轭部,因此轭高h c取较大值较为合适。
较大的h c还有利于抑制电机的振动和噪声,但会增加电机的外径、体积和重量。
定、转子磁极极靴长度的选择应结合定、转子磁极高度与定子槽型尺寸间的关系综合考虑。
磁极高度同时受电机铁心内外径尺寸的选取与定子绕组槽型窗口面积的限制;磁极极靴长度同样受制于定子绕组槽型窗口面积与铁心长度。
在铁心长度、气隙圆直径确定的情况下,可采用以轴向长度与极距比率系数最大为目标进行优化设计。
3电机设计参数及性能对比3. 1电机参数设计样机气隙直径和铁心轴向长度的选取参考了Y系列7. 5 kW异步电动机132S224.主要参数如所示。
3. 2性能对比当两条磁化曲线所包围的磁共能的面积大于额定电磁转矩所需要的取值时,横坐标对应的电流值即是理想方波电流的幅值,即额定电流值。
利用样条插值模拟数据点的方法构成最大和最小电感磁化曲线的样条函数,并用对样条函数求积分的方法计算出满足所需磁共能的方波电流幅值。
设计样机与相应气隙圆直径异步电动机转矩密度对比结果如所示。
设计样机的相电流额定值由上至下分别为11 A、15 A和19. 8 A,即相应Y系列异步电机的额定电流值。
采用电机的电磁材料体积来表征电机产生转矩的材料尺寸。
考虑到采用外转子形式后,电机在外尺寸上的显著变化,这里仍采用气隙圆轴向作为参考截面进行考量。
不难看出,横向磁场电机的单位有效材料体积转矩密度高于相应的异步电机,且产生相同的转矩时所需的铜损耗和铁磁材料体积要小。
由于铜损耗和铁磁材料体积直接反应为电机的散热情况和运行效率,因此电机在转矩密度上的对比虽不十分严谨,但能够反映出设计构想。