开关磁阻电动机
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stator rotor
q=0o
q =q2位置 转子磁极前沿与定子磁极前沿相遇位置
stator rotor
q2
q = q3位置 转子磁极前沿与定子磁极前沿重合位置
stator rotor
q3
q =q4位置 转子凹槽前沿与定子磁极后沿重合位置
stator rotor
q4
q =q5位置 转子凹槽前沿与定子磁极前沿相遇位置
SRD特点：
5)适用于频繁起停及正反向转运行 SRD 系统具有的高起动转矩，低起动电流 的特点，使之在起动过程中电流冲击 小，电动机和控制器发热较连续额定 运行时还小。
6)可控参数多，调速性能好 控制开关 磁阻电动机的主要运行参数和常用方 法至少有四种:相开通角,相关断角, 相电流幅值,相绕组电压。
SRD特点：
1)电动机结构简单、成本低、适用于高 速, 开关磁阻电动机的结构比通常认 为最简单的鼠笼式感应电动机还要简 单。
2)功率电路简单可靠 因为电动机转矩 方向与绕组电流方向无关，即只需单 方向绕组电流，故功率电路可以做到 每相一个功率开关。
SRD特点：
3)各相独立工作，可构成极高可靠性系统
依次给A-B-C-D绕组通电，转 子逆励磁顺序方向连续旋转
12/8 极三相开关磁阻电动机
结论：
1、依次给A-B-C-A绕组通电，转子逆励磁顺序 方向连续旋转。改变绕组导通顺序，就可改变 电机的转向
2、通电一周期，转过一个转子极距tr=360/Nr 3、步距角 qb=tr/m=360/(mNr) 4、转矩方向与电流无关,但转矩存在脉动。
运动电动势 (转子位置改变)
机械方程：
Te
J
d 2q
dt 2
D
dq
dt
TL
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,q q
)
磁共能的表达式为：
i
Wc 0 (i,q )di
SR电机的平均电磁转矩Tav
-i
Tav
mNr
2
2
0
/
N
r
Te
(i,q
从电动机的电磁结构上看，各相绕组和磁路 相互独立，各自在一定轴角范围内产生电磁 转矩。而不像在一般电动机中必须在各相绕 组和磁路共同作用下产生一个圆形旋转磁场，
电动机才能正常运转。
4)高起动转矩，低起动电流 控制器从电源
侧吸收较少的电流，在电机侧得到较大的起 动转矩是本系统的一大特点。
（SR:0.4IN,1.4TN IM:6-7IN,2-3TN）
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。
SR电机调速系统的构成
控制器——调速系统的中枢 位 馈1功电功电S根R置到率流率源电据检控变检变供机转测制换 测换电：子： 电器 ：器 。实位确 路开 斩：S现置R定 ，关 波向机电信定 决控电电机号、定制机能的确转对、提量功定子应过供转率导相相流所换变通对绕保需，换相位组护电可器，置的能以不给，通，为仅出然断由单简触后 。蓄相单发将电、，信位池两且号置或相是，信整、与控号流三相制反 2节绕器相比转阻件、较矩串的四给、联电相定转的 路，与速， ，…反可 降…馈以 低. 信防成号止本(短。I,n路)，；采可取以一选定择的具控有制最方少式开，关调
来自百度文库
SRD特点：
7)效率高，损耗小 SRD系统是一种 非常高效的调速系统。
8)可通过机和电的统一协调设计满 足各种特殊使用要求 。
9)缺点：转矩脉动、振动、噪声 但 可通过特殊设计克服
7-2 SRM 的分析及其控制策略
7-2-1 SR电机基本方程
不计磁滞、涡流及绕组间互感时，m相SR电 机系统示意图
SR电机极数与相数的限制：
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Zs 和Zr 应为偶数。 2、Zs≠Zr，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。
常用极数关系：Zs=Zr+2
相数关系：m=Zs/2
stator rotor
q5
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) 转子凹槽前沿与定子磁极前沿相遇位置 q2 转子磁极前沿与定子磁极前沿相遇位置 q3 转子磁极前沿与定子磁极前沿重合位置 q4 转子凹槽前沿与定子磁极后沿重合位置
运行原理：磁阻最小原理
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
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
SR电机常用方案
相数
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：
相数越多，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
低于三相的SRM 没有自起动能力
J—转子与负载的转动惯量 D—粘性摩擦系数 TL—负载转矩
电路方程
第k相绕组的相电压平衡方程:
电路方程
所以：
Uk
Rk ik
k ik
dik dt
k
q
dq
dt
Rkik
Lk
ik
Lk ik
dik dt
ik
Lk
q
dq
dt
电阻压降
变压器电动势
)dq
7-2-2 简化线性模型
线性模型：不计磁路饱和，假定绕组电感与电流无关， 此时电感只与转子位置有关
SR电机相电感随转子位置变化
q1 0 q2 q3 q0 q4 q5
q = q1位置 转子凹槽前沿与定子磁极前沿相遇位置
stator rotor
q1
q=0o位置 定子磁极轴线与转子凹槽中心重合
第七章 开关磁阻电动机
7-1 SRM 结构与基本原理 7-2 SRM 的简单分析及控制策略 7-3 SRD 功率变换器基础 7-4 SRD 位置传感器 7-5 SRD 控制器简介 7-6 SRD 研究概况
7-1 SR电机结构与原理
结构特点：
1、双凸极结构 2、定子集中绕 组、绕组为单 方向通电 3、转子无绕组
q=0o
q =q2位置 转子磁极前沿与定子磁极前沿相遇位置
stator rotor
q2
q = q3位置 转子磁极前沿与定子磁极前沿重合位置
stator rotor
q3
q =q4位置 转子凹槽前沿与定子磁极后沿重合位置
stator rotor
q4
q =q5位置 转子凹槽前沿与定子磁极前沿相遇位置
SRD特点：
5)适用于频繁起停及正反向转运行 SRD 系统具有的高起动转矩，低起动电流 的特点，使之在起动过程中电流冲击 小，电动机和控制器发热较连续额定 运行时还小。
6)可控参数多，调速性能好 控制开关 磁阻电动机的主要运行参数和常用方 法至少有四种:相开通角,相关断角, 相电流幅值,相绕组电压。
SRD特点：
1)电动机结构简单、成本低、适用于高 速, 开关磁阻电动机的结构比通常认 为最简单的鼠笼式感应电动机还要简 单。
2)功率电路简单可靠 因为电动机转矩 方向与绕组电流方向无关，即只需单 方向绕组电流，故功率电路可以做到 每相一个功率开关。
SRD特点：
3)各相独立工作，可构成极高可靠性系统
依次给A-B-C-D绕组通电，转 子逆励磁顺序方向连续旋转
12/8 极三相开关磁阻电动机
结论：
1、依次给A-B-C-A绕组通电，转子逆励磁顺序 方向连续旋转。改变绕组导通顺序，就可改变 电机的转向
2、通电一周期，转过一个转子极距tr=360/Nr 3、步距角 qb=tr/m=360/(mNr) 4、转矩方向与电流无关,但转矩存在脉动。
运动电动势 (转子位置改变)
机械方程：
Te
J
d 2q
dt 2
D
dq
dt
TL
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,q q
)
磁共能的表达式为：
i
Wc 0 (i,q )di
SR电机的平均电磁转矩Tav
-i
Tav
mNr
2
2
0
/
N
r
Te
(i,q
从电动机的电磁结构上看，各相绕组和磁路 相互独立，各自在一定轴角范围内产生电磁 转矩。而不像在一般电动机中必须在各相绕 组和磁路共同作用下产生一个圆形旋转磁场，
电动机才能正常运转。
4)高起动转矩，低起动电流 控制器从电源
侧吸收较少的电流，在电机侧得到较大的起 动转矩是本系统的一大特点。
（SR:0.4IN,1.4TN IM:6-7IN,2-3TN）
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。
SR电机调速系统的构成
控制器——调速系统的中枢 位 馈1功电功电S根R置到率流率源电据检控变检变供机转测制换 测换电：子： 电器 ：器 。实位确 路开 斩：S现置R定 ，关 波向机电信定 决控电电机号、定制机能的确转对、提量功定子应过供转率导相相流所换变通对绕保需，换相位组护电可器，置的能以不给，通，为仅出然断由单简触后 。蓄相单发将电、，信位池两且号置或相是，信整、与控号流三相制反 2节绕器相比转阻件、较矩串的四给、联电相定转的 路，与速， ，…反可 降…馈以 低. 信防成号止本(短。I,n路)，；采可取以一选定择的具控有制最方少式开，关调
来自百度文库
SRD特点：
7)效率高，损耗小 SRD系统是一种 非常高效的调速系统。
8)可通过机和电的统一协调设计满 足各种特殊使用要求 。
9)缺点：转矩脉动、振动、噪声 但 可通过特殊设计克服
7-2 SRM 的分析及其控制策略
7-2-1 SR电机基本方程
不计磁滞、涡流及绕组间互感时，m相SR电 机系统示意图
SR电机极数与相数的限制：
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Zs 和Zr 应为偶数。 2、Zs≠Zr，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。
常用极数关系：Zs=Zr+2
相数关系：m=Zs/2
stator rotor
q5
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) 转子凹槽前沿与定子磁极前沿相遇位置 q2 转子磁极前沿与定子磁极前沿相遇位置 q3 转子磁极前沿与定子磁极前沿重合位置 q4 转子凹槽前沿与定子磁极后沿重合位置
运行原理：磁阻最小原理
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
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
SR电机常用方案
相数
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：
相数越多，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
低于三相的SRM 没有自起动能力
J—转子与负载的转动惯量 D—粘性摩擦系数 TL—负载转矩
电路方程
第k相绕组的相电压平衡方程:
电路方程
所以：
Uk
Rk ik
k ik
dik dt
k
q
dq
dt
Rkik
Lk
ik
Lk ik
dik dt
ik
Lk
q
dq
dt
电阻压降
变压器电动势
)dq
7-2-2 简化线性模型
线性模型：不计磁路饱和，假定绕组电感与电流无关， 此时电感只与转子位置有关
SR电机相电感随转子位置变化
q1 0 q2 q3 q0 q4 q5
q = q1位置 转子凹槽前沿与定子磁极前沿相遇位置
stator rotor
q1
q=0o位置 定子磁极轴线与转子凹槽中心重合
第七章 开关磁阻电动机
7-1 SRM 结构与基本原理 7-2 SRM 的简单分析及控制策略 7-3 SRD 功率变换器基础 7-4 SRD 位置传感器 7-5 SRD 控制器简介 7-6 SRD 研究概况
7-1 SR电机结构与原理
结构特点：
1、双凸极结构 2、定子集中绕 组、绕组为单 方向通电 3、转子无绕组