开关磁阻电动机原理演示文稿
开关磁阻电机PPT课件
当电机低速运行时，im很大，必须限幅
电流斩波控制方式 （CCC）
2.4 ψ-i曲线
得到SR电动机各部分的磁通、磁阻 不同转子位置角下的磁化曲线ψ＝f(i)。
φ
在线性模型中，电感L 仅是位置角θ的函数 而与电流无关，因此 对某一θ来讲， ψ＝ Li为一直线。
i
φ i
SR电机线性模型
2.5 转矩与功率
dt 2
2 dt
ui d (1 Li2 ) 1 i2 dL
d 2
2 d
ui d (1 Li2 ) 1 i2 dL
d 2
2 d
当开关导通，单位时间内输入电能ui 一部分增加磁场储能 (1 Li2 )
2
一部分转化为机械能 (1 i2 dL )
当开关关断
2 d
dL 0
d
dL 0
d
一部分转化为机械能 一部分磁场储能返回电源
波变化，不随电流改变
随电流改变。
四相8/6极SR电机定转子实物
1.1.2 功率变换器
能量提供者 包括直流电源和开关器件
1.1.3 控制器和位置检测器
控制器要求具有下述性能： （１）电流斩波控制 （２）角度位置控制 （３）起动，制动，停车及四象限运行 （４）调速 位置检测器提供转子位置信号，使控制器决定
理想SR模型 定子绕阻电感L与绕阻电流i无关 极尖的磁通边缘效应忽略不计 磁导率μ∞ 忽略所有功率损耗 开关动作瞬时完成 转子旋转角速度Ω=C
2.1 电感与转子位置角的关系
Lmin
L(
)
K (
1)
Lmax
Lmin
1 1 1 2 2 3
Lmax K ( 1) 3 4
d d
开关磁阻电机2ppt课件(共75张PPT)
i( ) US
on
Lmin
( on≤ <
电流斩波的最高限速为 2)
SR电动机的起动运行
四相SR电动机的矩角特性
两相起动时合成转矩波形
SR电动机的四象限运行控制
SR电动机正反转控制原理
制动状态下L, ,i,Te与转子 位置角 的关系示意图
2.4 SRM 功率变换器
• 功率变换器是直流电源和SRM的接口，起着 将电能分配到SRM绕组中的作用，同时接受 控制器的控制。
给定速度通过DSP的ADC模块输入，实际速度由位置传感器来检 测发。、生通单过元捕输获出单PW元M输信入号。，DPSWP利M用信P号I算经法光通电过隔比离较输单入元到和功P率W器M 件的驱动电路，控制器件开、关，实现SRM闭环调速。
基于DSP的SRD系统硬件介绍
2〕位置信号输入电路：光电传感器反馈转子位置信 号。通过F2407 的捕获单元(CAP1～4) 对脉冲信号 进行实时检测来实现对转子位置信号的检测。
M法测速原理图
T法测速原理图
M/T法测速
m1
M/T法测速
Tc Td
原理
Tc HSO.0
SP
m2
D触发器
D
Td
CP
Q
HSI.0
HSI.1
M/T法测速方案之一
2.5.3 电流检测
SR电动机电阻采样电流检测电路
霍尔电流传感器检测电路
四相SR电动机电流检测
三相SR电动机电流检测
2.6 SRD控制系统原理及其实现
运 与SRM转子同轴安装的
动 部 分
遮光盘、遮光盘有6个30o 间隔的齿
位置信号检测电路原理图
光电耦 合器件
VG为光耦，R1、R2限流电阻，两个非门 对输出信号进行整形，以消除毛刺和上 升沿、下降沿。
《开关磁阻电机》PPT课件 (2)
A-A’ 通电 ⃗ 1-1‘ 与A-A’重合 B-B’ 通电 ⃗ 2-2‘ 与B-B’重合 C-C’ 通电 ⃗ 3-3‘ 与C-C’重合 D-D’ 通电 ⃗ 1-1‘ 与D-D’重合
依次给A-B-C-D绕组通电，转 子逆励磁顺序方向连续旋转
电机原理演示
9
下面通过一个开关磁阻电动机原理模型来介绍工作原理。
两类不同机理的电动机
电机可以根据转矩产生的机理粗略的分为两大类：一类是由电磁作用原 理产生转矩；另一类是由磁阻变化原理产生转矩。
在第一类电机中，运动是定、转子两个磁场相互作用的结果。这种相互 作用产生使两个磁场趋于同向的电磁转矩，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 直流电机和交流电机。
14
为了使转子继续转动，在转子转到30度前已切断A相电源在30度接通B相电源， 磁通从最近的转子齿极通过转子铁芯，见下左图，于是转子继续转动。中间 图是转子转到40度的图，右面图是转到50度的图，磁力一直牵引转子转到60 度为止。
15
在转子转到60度前切断B相电源在60度时接通C相电源，磁通从最近的转子 齿极通过转子铁芯，见下左图。转子继续转动，中间图是转子转到70度的 图，右面图是转到80度的图，磁力一直牵引转子转到90度为止。
B
D'
2 定子上空间相对的两
VD1
1
3'
个极上的线圈串联或
并联构成一相绕组
Es
C2
2' C '
3 定子集中绕阻、绕组
VD2
3
1'
为单方向通电
D
B'
4 转子上无绕组
S2
A'
开关磁阻电机演示文稿
2.1 SRD传动系统 2.1.1 SRD传动系统的组成
电源
功率变换器
SR电动机
负载
控制信号
电流检测 位置检测 控制器
2.1.1 SRD传动系统的组成
SR电动机定、转子实际结构
SR电动机定、转子实际结构
工作机理
❖ 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。
电机的定子铁芯有六个齿极， 由导磁良好的硅钢片冲制。
电机的转子铁芯有四个齿极， 由导磁良好的硅钢片冲制。
由于定子与转子都有凸起的齿极，这种形式也称为双凸极结 构。在定子齿极上绕有线圈（定子绕组），用来向电机提供工 作磁场。在转子上没有线圈，这是磁阻电机的主要特点。
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，磁阻电机转子上没 有绕组，那是靠什么力推动转子转动呢？
A-A’ 通电 ⃗ 1-1‘ 与A-A’重合 B-B’ 通电 ⃗ 2-2‘ 与B-B’重合 C-C’ 通电 ⃗ 3-3‘ 与C-C’重合 D-D’ 通电 ⃗ 1-1‘ 与D-D’重合
依次给A-B-C-D绕组通电，转 子逆励磁顺序方向连续旋转
电机原理演示
下面通过一个开关磁阻电动机原理模型来介绍工作原理。
从此，世界上大批学者投入到SR电机的研究领域。
到日前为止，在SRD系统的开发研制方面，英国一直处于国际领先 地位。除英国外，美国、中国、加拿大、印度、韩国等国家也都开 展了SRD系统的研究工作。
通过20多年的研究和改进，SRD的性能不断提高，目前已能在数百 瓦到数百千瓦的功率范围内使其性能不低于其他形式的电机。
《开关磁阻电机》课件
05
结论
开关磁阻电机的总结
开关磁阻电机是一种基于磁阻原理的 电机，具有结构简单、可靠性高、调 速范围广等优点，被广泛应用于各种 工业领域。
开关磁阻电机的控制系统可以采用数 字化技术，实现快速、准确的控制， 提高电机的性能和稳定性。
开关磁阻电机通过改变电机的输入电 压或电流，可以方便地调节电机的转 速和转矩，从而实现精确的控制。
推动模块化设计和智能化控制，简化电机结构，提高系统的集成度 和智能化水平。
市场前景与预测
工业自动化
随着工业自动化程度的提高，开 关磁阻电机在工业领域的应用将
进一步扩大。
电动车与新能源
电动车和新能源市场的快速发展将 为开关磁阻电机提供广阔的应用空 间。
预测分析
根据市场需求和技术发展趋势，预 测开关磁阻电机未来的市场规模和 增长点。
洗衣机
在洗衣机中，开关磁阻电机作为驱动 元件，实现高效、低噪音的洗涤和脱 水。
04
开关磁阻电机的未来发展
技术创新与改进
高效能驱动控制技术
研究更先进的控制算法和策略，提高开关磁阻电机的驱动性能和 效率。
耐高温材料
研发能在高温环境下稳定运行的绝缘材料和磁性材料，提高电机的 可靠性和寿命。
模块化和智能化
优势
与传统的直流电机和交流电机相比，开关磁阻电机在性能和成本方面具有明显的 优势，能够满足各种应用场景的需求。此外，开关磁阻电机的控制方式灵活多样 ，可以实现精确的速度和位置控制。
02
开关磁阻电机的基本结构
定子结构
定子铁芯
通常采用硅钢片叠压而成，用于 产生磁场。
定子绕组
由多根漆包线绕制而成，连接至 控制器，用于产生旋转磁场。
转子结构
开关磁阻电机1.ppt
运动电动势 (转子位置改变)
机械运动方程：
d2
d
Te
J dt2
D dt
TL
式中 Te——电磁转矩； J—— 系 统 的 转 动 惯 量 ； K——摩擦系数；
TL——负载转矩。
电磁转矩：
SR电机的瞬时电磁转矩Te可由磁共能Wc导出：
Te
Wc (i, )
磁共能的表达式为：
Wc i (i, )di 0
SR电动机常用的相数与极数组合
相数
SR电机常用方案 34567
89
定子极数 6 8 10 12 14 16 18
转子极数 4 6 8 10 12 14 16
步进角(度) 30 15 9 6 4.28 3.21 2.5
相数与转矩、性能关系：
相数越大，转矩脉动越小，但成本越高，故常 用三相、四相，还有人在研究两相、单相SRM
5、需要根据定、转子相对位置投励。不能像普 通异步电机一样直接投入电网运行，需要与控制 器一同使用。
2.1.3 开关磁阻电动机的相数与结构
相数与级数关系
Ns 2km Nr Ns 2k)
1、为了避免单边磁拉力，径向必须对称，所以 双凸极的定子和转子齿槽数应为偶数。
2、定子和转子齿槽数不相等，但应尽量接近。 因为当定子和转子齿槽数相近时，就可能加大定 子相绕组电感随转角的平均变化率，这是提高电 机出力的重要因素。
各种不确定性干扰的新型控制策略 – 智能控制策略
• SR电机的无位置传感器控制 • • SR电机应用研究：电动车、发电机、一体化电机等
2.2 SR电机基本方程与性能分析
+
R1
i1
u1
d1/dt
-
+
开关磁阻电机的原理及其控制系统
开关磁阻电机的原理及其控制系统开关磁阻电机80年代初随着电力电子、微电脑和控制理论的迅速发展而发展起来的一种新型调速驱动系统。
具有结构简单、运行可靠、成本低、效率高等突出优点，目前已成为交流电机调速系统、直流电机调速系统、无刷直流电机调速系统的强有力的竞争者。
一、开关磁阻电机的工作原理开关磁阻电机的工作原理遵循磁磁阻最小原理，即磁通总是要沿着磁阻最小路径闭合。
因此，它的结构原则是转子旋转时磁路的磁阻要有尽可能大的变化。
所以开关磁阻电动机采用凸极定子和凸极转子的双凸极结构，并且定转子极数不同。
开关磁阻电机的定子和转子都是凸极式齿槽结构。
定、转子铁芯均由硅钢片冲成一定形状的齿槽，然后叠压而成，其定、转子冲片的结构如图1所示。
图1：开关磁阻电机定、转子结构图图1所示为12/8极三相开关磁阻电动机，S1. S2是电子开关，VD1, VD2是二极管，是直流电源。
电机定子和转子呈凸极形状，极数互不相等，转子由叠片构成，定子绕组可根据需要采用串联、并联或串并联结合的形式在相应的极上得到径向磁场，转子带有位置检测器以提供转子位置信号，使定子绕组按一定的顺序通断，保持电机的连续运行。
电机磁阻随着转子磁极与定子磁极的中心线对准或错开而变化，因为电感与磁阻成反比，当转子磁极在定子磁极中心线位置时，相绕组电感最大，当转子极间中心线对准定子磁极中心线时，相绕组电感最小。
当定子A相磁极轴线OA与转子磁极轴线O1不重合时，开关S1, S2合上，A相绕组通电，电动机内建立起以OA为轴线的径向磁场，磁通通过定子扼、定子极、气隙、转子极、转子扼等处闭合。
通过气隙的磁力线是弯曲的，此时磁路的磁导小于定、转子磁极轴线重合时的磁导，因此，转子将受到气隙中弯曲磁力线的切向磁拉力产生的转矩的作用，使转子逆时针方向转动，转子磁极的轴线O1向定子A相磁极轴线OA趋近。
当OA和O1轴线重合时，转子己达到平衡位置，即当A相定、转子极对极时，切向磁拉力消失。
开关磁阻电机的原理及其控制系统
开关磁阻电机的原理及其控制系统开关磁阻电机80年代初随着电力电子、微电脑和控制理论的迅速发展而发展起来的一种新型调速驱动系统。
具有结构简单、运行可靠、成本低、效率高等突出优点，目前已成为交流电机调速系统、直流电机调速系统、无刷直流电机调速系统的强有力的竞争者。
一、开关磁阻电机的工作原理开关磁阻电机的工作原理遵循磁磁阻最小原理，即磁通总是要沿着磁阻最小路径闭合。
因此，它的结构原则是转子旋转时磁路的磁阻要有尽可能大的变化。
所以开关磁阻电动机采用凸极定子和凸极转子的双凸极结构，并且定转子极数不同。
开关磁阻电机的定子和转子都是凸极式齿槽结构。
定、转子铁芯均由硅钢片冲成一定形状的齿槽，然后叠压而成，其定、转子冲片的结构如图1所示。
图1：开关磁阻电机定、转子结构图图1所示为12/8极三相开关磁阻电动机，S1. S2是电子开关，VD1, VD2是二极管，是直流电源。
电机定子和转子呈凸极形状，极数互不相等，转子由叠片构成，定子绕组可根据需要采用串联、并联或串并联结合的形式在相应的极上得到径向磁场，转子带有位置检测器以提供转子位置信号，使定子绕组按一定的顺序通断，保持电机的连续运行。
电机磁阻随着转子磁极与定子磁极的中心线对准或错开而变化，因为电感与磁阻成反比，当转子磁极在定子磁极中心线位置时，相绕组电感最大，当转子极间中心线对准定子磁极中心线时，相绕组电感最小。
当定子A相磁极轴线OA与转子磁极轴线O1不重合时，开关S1, S2合上，A相绕组通电，电动机内建立起以OA为轴线的径向磁场，磁通通过定子扼、定子极、气隙、转子极、转子扼等处闭合。
通过气隙的磁力线是弯曲的，此时磁路的磁导小于定、转子磁极轴线重合时的磁导，因此，转子将受到气隙中弯曲磁力线的切向磁拉力产生的转矩的作用，使转子逆时针方向转动，转子磁极的轴线O1向定子A相磁极轴线OA趋近。
当OA和O1轴线重合时，转子己达到平衡位置，即当A相定、转子极对极时，切向磁拉力消失。
开关磁阻电动机原理课件
设定实验条件
确定实验参数，如输入电压、电 流、转速等。
实验结果分析与性能评估
性能参数分析
根据实验数据，分析开关磁阻电 动机的各项性能参数，如转矩、 效率、噪音等。
性能曲线绘制
根据实验数据绘制性能曲线，直 观展示开关磁阻电动机的性能变 化趋势。
01 02 03 04
对比分析
将实验结果与其他电机或类似实 验进行对比，评估开关磁阻电动 机的优势和不足。
开关磁阻电动机的发展趋势
1 2 3
高效节能技术的提升
随着环保和节能意识的增强，开关磁阻电动机在 高效节能技术方面将得到进一步提升。
智能化控制
随着人工智能和物联网技术的发展，开关磁阻电 动机将实现智能化控制，提高运行效率和稳定性 。
多样化应用
开关磁阻电动机在工业、汽车、航空航天等领域 的应用将进一步扩大，满足不同领域的需求。
在电动车领域，开关磁阻电动 机是理想的动力源之一，具有 高效、节能、环保等优点。
02
开关磁阻电动机的工作原理
Chapter
定子结构与工作原理
定子结构
开关磁阻电动机的定子主要包括凸极和绕组，凸极 由导磁性良好的硅钢片叠成，绕组由漆包线绕制而 成。
工作原理
开关磁阻电动机是通过改变绕组中电流的方向和大 小，来改变磁场的方向和强度，从而驱动转子旋转 。
开关磁阻电动机的未来发展方向
优化设计
未来开关磁阻电动机的设计将更 加注重材料、结构和制造工艺的
优化，提高其性能和可靠性。
容错控制技术
为提高开关磁阻电动机的可靠性和 稳定性，未来将进一步开发容错控 制技术，使其在故障情况下仍能保 持稳定运行。
绿色环保
未来的开关磁阻电动机将更加注重 环保和节能，采用低噪声、低能耗 、环保型材料和制造工艺，满足绿 色环保要求。
SRD开关磁阻电动机及其控制PPT幻灯片
反应式同步磁阻电机
定子为齿槽均匀分布的光滑(smooth)内腔 (internal cavity)，定子嵌(insert)有多相绕组， 近为正弦波分布（sine-wave distribution）。 励磁是一组多相平行的(parallel)正弦波电流。 各相自感（self-induction）随转子位置作正 弦波（sine-wave）变化，不随电流改变。
6）单位出力不小于异步电动机（asynchrsadvantages）： ▪ 有转矩脉动（ripple），影响了开关磁阻电动
机低速运行性能。 ▪ 开关磁阻电动机传动系统的噪声（noise）与
振动比一般电动机大。 ▪ SR电动机的出线头较多。
35
7.5 kW 、1500 r/min几种调速系统性能比较
17
二、开关磁阻电动机的工作原理
(work principle)
▪ 当控制器接收到位置检测器提供的电动机内各相 定子齿极与转子齿极相对位置信息，向功率变换器 发出命令。每改变通电相一次，定子磁场轴线移动
2π/NS，转子则每次转过 Гr/ m 。四相轮流(in turn) 通电一次，转子转过一个齿极距。若顺序给U、V、 W、R相通电，则转子按逆时钟方向连续转动。若 顺序给U—R‘—W‘—V’—U轮流导通，则转子按顺 时钟方向转动。故改变轮流通电的顺序(order)，就 可改变电动机的转向，而与通电电流的方向
command），实现对SR电机运行状态的控制。 ▪ 构造：由微机或数字逻辑电路（digital logic
circuit）及接口电路（interface circuit）构成。 ▪ 要求控制器具有如下性能（performance）： ▪ 1）电流斩波控制（chopper control）； ▪ 2）角度位置控制（angle-position control）； ▪ 3）起动（start）、制动（brake）、停车及四象
开关磁阻电机ppt
转子磁极形状可变 ，定子磁极形状不 变
磁阻电机具有定、 转子两个磁极
开关磁阻电机的历史发展
20世纪60年代初，英国科学家提出开关磁阻电机的概 念
20世纪70年代，开关磁阻电机进入商业应用
1969年，第一台开关磁阻电机样机研制成功
近年来，开关磁阻电机在新能源汽车等领域应用逐渐 增多
开关磁阻电机的应用场景
THANK YOU.
04
开关磁阻电机的控制与调速
开关磁阻电机的控制方法
控制原理
开关磁阻电机的控制原理是基于磁通闭合 和磁化曲线控制的。通过控制开关磁阻电 机定子电流的通断，可以控制电机的磁通 和转矩。
VS
控制策略
常用的开关磁阻电机控制策略包括电流斩 波控制、角度控制和直接转矩控制等。其 中电流斩波控制是通过控制电流的幅值来 防止电流过大，角度控制是通过控制定子 与转子的相对角度来控制转矩，直接转矩 控制则是直接控制转矩的大小和方向。
开关磁阻电机的调速原理
调速原理
开关磁阻电机的调速原理是通过对电机定子电流的频率和相 位进行控制来实现的。通过改变定子电流的频率和相位，可 以改变转子与定子的相对位置，从而改变电机的转速。
控制方式
开关磁阻电机的调速控制方式包括PWM控制和角度控制两种 。PWM控制是通过调节定子电流的占空比来控制电流的大小 ，角度控制是通过调节定子与转子的相对角度来控制电流的 方向和大小。
开关磁阻电机的基本结构
开关磁阻电机是一种具有凸极效应的电机，其定、转子均为 硅钢片叠加而成，转子上没有绕组，而定子上有集中绕组。
开关磁阻电机的运行原理
通过控制开关磁阻电机的绕组电流，产生磁场，进而使转子 在凸极效应的作用下旋转。
开关磁阻电机的设计
开关磁阻电机的原理及其控制系统
开关磁阻电机的原理及其控制系统1.工作原理：开关磁阻电机是一种以磁阻为主要工作原理的电机。
它利用电流在磁阻元件中产生的磁阻变化，从而实现驱动电机转动。
该电机主要由定子和转子两部分组成。
定子中心构造有磁阻元件（如磁阻电阻块或磁阻隐藏产生器），制造磁场，而转子是磁场作用下的动力元件。
电机通过改变定子和转子之间的磁阻关系来实现转矩调速。
工作过程如下：(1)当电机通电时，定子中的磁场会激励转子周围的物质，并产生磁阻。
(2)通过改变通电线圈的电流方向，可以改变磁场中的磁阻分布和大小。
(3)转子在磁场影响下，会发生转动，转动角度和方向与磁阻的变化有关。
(4)控制系统通过改变电流的大小和方向，以调节磁场中的磁阻，从而控制电机的转速和转矩。
2.控制系统：(1)电源供应：控制系统需要提供稳定的电源供应，以保证电机正常工作。
可以采用直流电源或交流电源供电，根据实际要求进行选择。
(2)电流控制：电流控制是开关磁阻电机的关键。
通过改变电流的大小和方向，可以实现对电机的转速和转矩的调节。
可以采用PID控制算法等来实现电流的闭环控制。
(3)角度控制：角度控制是实现电机转动角度的控制手段。
可以通过位置传感器等装置来检测电机转子的位置，然后通过控制系统来调整电流方向和大小，从而实现电机转子在指定角度上停留或转动。
(4)速度控制：速度控制是根据实际需求来调节电机转速的手段。
可以通过改变电流的大小和方向，或者改变供电频率等方式来实现速度的调节。
总结：开关磁阻电机是一种利用磁阻变化实现驱动的电机，通过改变电流的大小和方向，可以实现对电机的转速和转矩的调节。
其控制系统主要包括电源供应、电流控制、角度控制和速度控制等部分。
利用这些控制手段，可以实现对开关磁阻电机的精确控制，满足各种实际应用需求。
开关磁阻电机PPT课件
q1 0 q2 q3 q0 q4 q5
q=0 定子磁极轴线与转子凹槽中心重合
q1(q5) q2 q3 q4
转子凹槽前沿与定子磁极前沿相遇位置 转子磁极前沿与定子磁极前沿相遇位置 转子磁极前沿与定子磁极前沿重合位置 转子凹槽前沿与定子磁极后沿重合位置
第45页/共78页
SR电机绕组电感的分段线性解析式：
第7页/共78页
12/8 极三相开关磁阻电动机
A
C
B
B
C
A
A
C
B A
第8页/共78页
B C
12/8 极三相开关磁阻电动机
A
C
B
B
C
A
A
C
B A
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B C
12/8 极三相开关磁阻电动机
A
C
B
B
C
A
A
C
B A
第10页/共78页
B C
12/8 极三相开关磁阻电动机
A
C
B
B
C
A
A
C
B A
转子极数 4 6 8 10 12 14 16
步进角(度) 30 15 9 6 4.28 3.21 2.5
相数与转矩、性能关系：
相数越大，转矩脉动越小，但成本越高，故常用三相、四相，还有学者在研究两 相、单相SRM。
低于三相的SRM 没有自起动能力！
第31页/共78页
常用开关磁阻电机方案结构
两相 4/2结构 三相 6/4结构
电源
功率变换器
SR 电动机
负载
控制信号
电流检测 位置检测 控制器
SRD
第2页/共78页
开关磁阻电机结构
开关磁阻电机课件
利用转子磁阻不均匀而产生转矩 的电机，又称反应式同步电动机 ，其结构及工作原理与传统的交 、直流电动机有很大的区别。
开关磁阻电机结构
定子
开关磁阻电机的定子铁芯由硅钢片叠压而成，定子的凸极上绕有集中绕组，径 向相对的两个绕组串联或并联构成一相的两个磁极，使产生的磁场沿轴向分布 。
转子
开关磁阻电机的转子由导磁性能良好的硅钢片叠压而成，转子上既无绕组也无 永磁体，转子的凸极形状与定子凸极相似，由若干段弧面组成。
转矩评估
在不同转速和负载条件下，测量电机的输出转矩，以评估其带载能力 和动态响应特性。
转速评估
测量电机在空载和负载条件下的转速，以评估其调速范围和稳定性。
噪音和振动评估
通过专业的噪音和振动测量设备，对电机运行时的噪音和振动水平进 行评估，以反映其机械性能和舒适度。
实验测试方法介绍
空载实验
在无负载条件下运行电机，测 量其空载转速、空载电流和空
开关磁阻电机课件
汇报人：XX
• 开关磁阻电机基本原理 • 开关磁阻电机控制技术 • 开关磁阻电机驱动系统设计 • 开关磁阻电机应用领域及案例分析
• 开关磁阻电机性能评估与测试方法 • 开关磁阻电机发展趋势及挑战
01
开关磁阻电机基本原理
磁阻电机工作原理
磁阻最小原理
磁通总是沿着磁阻最小的路径闭 合，从而产生磁拉力，进而形成 电磁转矩。
THANKS
感谢观看
。
参数优化方法
通过仿真分析、实验验证等手段 ，对主电路参数进行优化，以提
高系统的效率和稳定性。
保护功能实现
过流保护
过压保护
通过检测电流信号，当电流超过设定值时 ，及时切断电源，避免电机和驱动器的损 坏。
SRM原理演示
开关磁阻电动机原理开关磁阻电动机（SR）是近些年发展的新型调速电机，结构简单结实、调速范围宽且性能好，现已广泛用在仪器仪表、家电、电动汽车等领域。
下面通过一个开关磁阻电动机原理模型来介绍工作原理。
双凸极结构磁阻电机的定子铁芯有六个磁极，由导磁良好的硅钢片冲制后叠成，其结构见下图。
磁阻电机定子铁芯磁阻电机的转子铁芯有四个磁极，由导磁良好的硅钢片冲制后叠成，其结构见下图。
磁阻电机转子铁芯与普通电机一样，转子与定子直接有很小缝隙，转子可在定子内自由转动，见下图。
双凸极结构的定子铁芯与转子铁芯由于定子与转子都有凸起的磁极，这种形式也称为双凸极结构。
在定子磁极上绕有线圈（定子绕组），是向电机提供工作磁场的励磁绕组。
定子铁芯上有励磁绕组在转子上没有线圈，这是磁阻电机的主要特点。
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，但磁阻电机转子上没有线圈，也无“鼠笼”，那是靠什么力推动转子转动呢？磁阻电动机则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，利用磁极间的吸引力拉动转子旋转。
三相6/4结构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，定子六个磁极上绕有线圈，径向相对的两个线圈连接在一起（标有紫色圆点的线端连接在一起），组成一“相”，该电机有3相，结合定子与转子的极数就称该电机为三相6/4结构。
在下图标注的A相、B相、C相线圈仅为后面分析磁路带来方便，并不是连接普通的三相交流电。
磁阻电机励磁绕组分布图在下面有一组磁阻电动机运转原理动画的截图，从中我们将看到磁阻电动机是如何转动起来的。
A相、B相、C相线圈由开关控制电流通断，图中红色的线圈是通电线圈，黄色的线圈没有电流通过；通过定子与转子的深蓝色线是磁力线；约定转子启动前的转角为0度。
从左面图起，A相线圈接通电源产生磁通，磁力线从最近的转子磁极通过转子铁芯，磁力线可看成极有弹力的线，在磁力的牵引下转子开始逆时针转动；中间图是转子转了10度的图，右面图是转到20度的图，磁力一直牵引转子转到30度为止，到了30度转子不再转动，此时磁路最短。
《开关磁阻电机》课件
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开关磁阻电机由定子和转子组成，定子上安装有多个相位的绕组，转子上无绕 组和永磁体。当电流通过定子绕组时，产生磁场，转子在磁场的吸引和排斥力 作用下旋转。
结构与特点
结构
开关磁阻电机由定子、转子、位 置检测器和控制器组成。定子上 有多个相位的绕组，转子为凸极 结构。
特点
开关磁阻电机具有结构简单、可 靠性高、调速范围宽、效率高、 成本低等优点。
总结词
设计实例、效果
详细描述
以某型号的开关磁阻电机为例，通过采用先进的材料和结构设计，以及优化的控制策略 ，实现了电机的高效能、低噪音和长寿命。具体效果包括提高了电机的输出扭矩，降低
了温升，增强了电机的抗过载能力等。
04
开关磁阻电机的控制技术
控制策略与算法
策略分类
介绍开关磁阻电机的控制策略，如角 度控制、电流斩波控制、电压控制等 ，并解释其工作原理和应用场景。
05
开关磁阻电机的应用与发 展趋势
应用现状与案例分析
应用领域
开关磁阻电机在工业、汽车、家电等领域得 到广泛应用，如电动工具、电动车、洗衣机 等。
案例分析
介绍几个典型的开关磁阻电机应用案例，如 电动汽车的驱动系统、家用空调的压缩机等
，分析其性能优势和经济效益。
技术难题与挑战
要点一
技术难题
开关磁阻电机在运行过程中存在转矩波动、噪声等问题， 需要采取措施进行优化和控制。
应用领域
化
开关磁阻电机适用于各种 工业自动化设备，如输送 带、压缩机、泵等。
电动车
开关磁阻电机作为电动车 的驱动电机，具有高效、 可靠、成本低等优点。
家电
开关磁阻电机也广泛应用 于家电领域，如洗衣机、 空调等。
开关磁阻电机
开关磁阻电机开关磁阻电机是一种新型的直线电机，具有结构简单、高效节能、位移稳定等优点。
该电机采用开关磁阻原理，在交变磁场中实现直线运动，是一种不能超越的电源开关形式。
它不需要嵌入任何磁铁、不需要进行感应和发电操作、能够满足高精度和高强度的应用，适用于机器人、机床、广告、家庭电器、测量、组装、定位、人机交互设备等领域。
开关磁阻电机的工作原理是运用了开关磁阻原理中的开关效应，将电流通过电流传感器控制，使电机运行，可以按照规定的磁场幅度产生直线运动。
此外，开关磁阻电机原是替代低效率的定子型电机的一种创新电机，其结构如图所示。
图1 开关磁阻电机简化结构图1.反铁心铁心2.励磁线圈3.开关导电片组4.插口5.定位销6.支架开关磁阻电机的关键部分是开关导电片组，通过控制导电片组的运动状态可以实现电机的正反转以及加减速。
在电流改变方向时导电片组会改变方向，使电机向反方向运转。
同时导电片组的数目、形状和位置决定了电机的输出力矩，因此导电片组的设计至关重要。
另外，开关磁阻电机的励磁线圈由交流电源提供电流，产生交变磁场，导致导电片组在上下移动时受到的磁力方向不同，从而产生直线运动。
这种电机运用了开关磁阻原理中的非线性效应，使能量转化的效率相对较高，能够减少功耗和低噪音运行。
在实际应用中，开关磁阻电机需要进行合理的选择和设计。
选择时，应考虑电机的功率、扭矩和转速等指标，结合具体应用场合，选择适合的电机型号。
对于设计而言，需要考虑导电片组的形状和数量，以及励磁线圈的电压和频率等因素，以确保电机的性能和稳定性。
总之，开关磁阻电机在结构简单、高效节能、位移稳定等方面具有突出的优点，在广泛的应用领域具有广阔的前景。
随着未来科技的进步，开关磁阻电机将逐渐替代传统定子型电机，成为一种新型的高效能源转换设备。
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α 图5-26 不同 1 时相电流波形
(3)第三段 t2tt3(2 3)
在反向电压－Us的作 用 下 绕 组 磁 链 开 始 线
性 下 降，电 流 也 逐 渐 减小。
由于在这一区间仍是 L/，续0流电流仍产生电
动转矩，说明在这一阶段电机中的磁场储能有一 部分转化为有用的机械能从电机轴上输出，而另 一部分转化为电能回馈给了电容器。
i Ust
Lk
r
Lt
(5-1(9i)0)
式中
LKLmi n L(11)
这时的电流主要用于产生电磁转矩，因此这一段电流的大小直 接影响电动机的出力。
从5-19可以看出， 开关磁阻电机的 负载电流与许多 参数有关，其中 属于可控的因素 是导通角α1，不 同 α1的可能形成
不同的电流波形。 如图 5-26所示。
设：定子绕组为m相，定子齿数 Ns=2m，转子齿数为Nr。
当定子绕组换流通电一次时，转子转过一个转子齿
距。这样定子需切换通电 Nr次转子才转过一周，故电
机转速 n(r/min)与相绕组电压的开关频率 f之间的关系
为
f
n 60
Nr
(5-10)
f Nrn 60
(5-11)
给定子相绕组供电的功率变换器输出电流脉动频率
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。
转速的计算
由于开关磁阻电机的转矩是靠定、转子的凸极效应产生，与绕组中 所通电流极性无关，因此每相绕组中通入的可以是单方向的电流(脉 冲)，无须交变。这样不但可使控制每相电流的功率开关元件数量减 少一半，而且可以避免一般电压型逆变器中最危险的上、下桥臂元 件直通的故障，不但显著降低控制装置的成本，而且大大提高了系 统的安全可靠性。
基本结构
定子和转子均为凸极结构 定子和转子的齿数不等，转子齿数一般比定
子少两个 定子齿上套有集中线圈，两个空间位置相对
的定子齿线圈相串联，形成一相绕组 转子由铁心叠片而成，其上无绕组
如图5-22所示
图5-22 开关磁阻电动机的基本结构
工作机理
开关磁阻电机的工作机理与磁阻(反应)式步进电动机 一样，基于磁通总是沿磁导最大的路径闭合的原理。
则为
fD
mNr n 60
(5-12)
优点
开关磁阻电机由于转子上没有绕组，定子线圈的端部又很短，不但 制造方便，而且线圈的发热量小且容易散热，从而电磁负荷可以提 高，电机利用系数可达异步电机利用系数的 1.4倍，电机制造成本 大为降低。
由于转子上无线圈，转动惯量小，具有较高的转矩/惯量比，所以特 别适合于高速运行。
不足
开关磁阻电机的主要问题是它产生的电磁 转矩脉动较大，振动与噪声较严重，此外 功率开关元件关断时还会在电机定子绕组 端部及开关器件上产生较高的电压尖峰。
为了解决这些问题已设计出不同的控制方 案，图 5-23为一种较为常用的四相开关磁 阻电机功率电路形式。
图5-23 四相开关磁阻电动机原理接线图
图5-24 相绕组电感变化规律
转矩特性
当开关磁阻电机由图 5-23所示的电源供电时，如果 电动机匀速旋转，可得 Us Ld d tiiR i( 5r- 1L5)
式中，等号右边第一项为平衡绕组中变压器电势的压降； 第二项为电阻压降； 第三项为旋转电势所引起的压降，它只有在
电感随转子位置而变时才存在，其方向与电感随转子
随转子位置角 θ的增大而减少时应尽快使绕
组中电流衰减到零，这点十分重要。
在开关磁阻电机中，电磁转矩的调节主要 是通过控制功率开关的开、关时刻，即开
关元件的导通角 α1和截止角α2 来实现的
设在图 5-24中 的 I 区 内 触 发 导 通 功
率 开 关 (α1<θ1)；在 II 区内关断功率开 关 (θ1<α1<θ3)。在这种情况下，相电流
i Us t
通过合理选择导L m通in 角 α1使相电流在进入有效工
作段时就达到足够大的数值，这是开关磁阻电机 控制电磁转矩的主要办法。
(2)第二段 t1 t t2(12)
这段期间 L在不断增大，因而相绕组中出现了旋转电势压降，绕 组中电流不能继续直线上升，甚至可能出现下降。求得这段期 间电流关系式为：
开关磁阻电动机原理演示文稿
一、开关磁阻电动机的工作原 理
关磁阻电动机传动系统(简称 SRD系统) 是最近20年来开发成功的一种新型电气传 动系统，它由开关磁阻电动机(简称 SR电 机或 SRM)、功率变换器、转子位置检测 器和控制器所组成，如图 5-21所示。
图5-21 开关磁阻电动机传动系统结构
的波形将如图 5-25所示，它可以分为五 段。
图5-25 电动机工作时的相电流波形
电流特性
(1)第一段 0tt1(1 1)
在t=0(θ=α1 )时，功率开关导通，相绕组开始通
电。但在这段区间由于电感小且 L，/故 无0旋
转电势，所以在这阶段中相电流作线性增长，上 升速率较快。如不计电阻影响，由式5-15可得
这时在反压及旋转电势的作用下相电流以较快的
速率下降，其规律可表达为
i 2 max U st
LK
L
rt
(5-22)
(4)第四段 t3tt1(34)
在这个区段由于L/，0 而没有旋转电势存在，
相电流不产生电磁转，只在外界反向电压－
位置 θ的变化率有关：当电感随 θ角的增大而增大时 为正，当电感随 θ角的增大而减小时为负。
旋转电势引起的压降为正表示吸收电功率， 产生驱动转矩，输出机械功
当旋转电势引起的压降为负则表示是发出电 功率，产生制动转矩
所以在开关磁阻电机中，为获得较大的有效 转矩应避免产生制动转矩，在绕组电感开始
二、开关磁阻电动机的运行分 析
开关磁阻电动机依靠定转 子的凸极效应产生电磁转 矩，其机理可以用相绕组
电感 L随转子位置变化的
关系来说明。
如果忽略电机磁路饱和的 影响，则相绕组电感与电 流大小无关；如不计磁场 边缘扩散效应，则相绕组
电感随转子位置 θ的变化 规律 L(θ)将如图 5-24所示，
近似为一梯形波。