第2章开关磁阻电机

开关磁阻电机原理
开关磁阻电机是一种具有简单结构和高转矩密度的电动机。

它使用了磁阻转矩产生装置，其中磁阻转矩由电动机的定子和转子之间的磁阻产生。

开关磁阻电机的工作原理如下：
1. 组成：开关磁阻电机由定子、转子、定子绕组和悬挂片组成。

定子和转子之间通过永久磁铁产生磁阻转矩。

2. 工作原理：当定子线圈通电时，会在定子产生磁场。

定子的磁场会将转子吸引到某个位置，使两者之间形成磁阻。

同时，钢片的切割磁感线也会产生涡流，涡流通过电磁耦合作用与磁场相互作用，从而形成磁阻转矩。

3. 磁阻转矩控制：通过控制定子绕组的电流和相位，可以调节磁阻转矩的大小和方向。

通过改变电流的极性和大小，可以调节转子的位置和速度。

4. 高转矩密度：开关磁阻电机具有高转矩密度，是因为其转矩与控制电流的平方成正比。

即使在较低电流下，也能产生较大的转矩输出。

总而言之，开关磁阻电机利用磁阻转矩来实现机械输出。

它具有结构简单、转矩密度高的特点，并且可以通过调节电流控制转矩的大小和方向。

开关磁阻电机的工作原理开关磁阻电机是一种常见的电机类型，它基于磁阻效应来实现电机转动。

下面将详细介绍开关磁阻电机的工作原理。

一、磁阻效应简介磁阻效应是指材料在外磁场作用下，磁通量通过材料时会引起材料内部磁场的变化。

根据材料的磁导率和磁场的变化情况，磁阻效应可分为正磁阻效应和负磁阻效应。

正磁阻效应是指在磁场作用下，磁通量增加时，材料的磁导率减小；负磁阻效应则相反，磁通量增加时，材料的磁导率增大。

二、磁阻电机的基本结构开关磁阻电机由转子、定子、磁阻切换器和电源组成。

其中，转子是电机的旋转部分，定子是电机的固定部分，磁阻切换器用于切换磁通的路径，电源提供电流给电机。

三、工作原理1. 初始状态：在电机初始状态下，磁阻切换器将磁通量导向转子的一个极性，使得转子与定子之间存在磁阻。

2. 通电启动：当电源给电机提供电流时，电流通过定子线圈，产生磁场。

此时，由于磁阻切换器的作用，磁通量无法直接通过转子，导致转子受到磁阻的阻碍，无法自由转动。

3. 磁阻切换：在转子受到磁阻的阻碍时，磁阻切换器会切换磁通的路径，使得磁通量可以通过转子。

通过切换，磁通量的路径发生变化，从而改变了转子所受到的磁阻大小。

4. 磁阻变化：磁阻切换后，转子所受到的磁阻发生变化，转子受到的力矩也随之改变。

根据磁阻效应的原理，当转子在磁阻变化的作用下，会趋向于转到较小磁阻路径的方向运动。

5. 转动运行：当转子受到磁阻的作用，趋向于转到较小磁阻路径的方向运动时，电机开始转动。

转子的转动会继续改变磁阻切换器的状态，从而引起磁通量的改变，进一步推动转子的转动。

这样就实现了电能向机械能的转换，使得电机正常运行。

四、优势和应用开关磁阻电机具有以下优势：1. 结构简单：相比传统的电机结构，开关磁阻电机的结构较为简单，减少了动力传输的损耗。

2. 超低速驱动：开关磁阻电机具有较好的低速性能，在一些特殊应用中具有优势。

3. 节能环保：开关磁阻电机的能效较高，能够有效节约能源和减少环境污染。

开关磁阻电机工作原理及其驱动系统首先，让我们来了解开关磁阻电机的原理。

它由一组互相串联的磁电阻元件组成，安装在定子上。

这些磁电阻元件是由永磁材料制成的，具有高磁导率。

当电流通过磁阻元件时，它们变为“ON”状态，并形成低磁阻通路，允许磁通通过。

当电流终止时，它们恢复为“OFF”状态，形成高磁阻通路，磁通不再通过。

这种可逆性允许电机在电流方向改变时，磁通的方向也随之改变，从而实现了转子的转动。

1.电源：为电机提供所需的电能。

通常使用直流电源来驱动开关磁阻电机，但也可以使用交流电源。

2.驱动电路：将电源提供的直流电转换为适合电机工作的电流和电压。

驱动电路通常由功率放大器和控制电路组成。

功率放大器用于放大驱动电流，以控制磁阻元件的磁化状态。

控制电路用于监测电机的运行状态，并根据需要调整驱动信号。

3.控制电路：根据用户的指令或外部传感器的反馈信号，控制电机的运行速度和转向。

控制电路根据需要向驱动电路发送控制信号，以改变驱动电流的大小和方向。

开关磁阻电机的驱动系统通过控制磁化状态来改变磁通，从而控制电机的转动。

当需要驱动电机时，控制电路向驱动电路发送启动信号，驱动电路放大信号并向磁阻元件提供足够的电流，使其进入“ON”状态。

这时，磁通开始通过，产生转矩，驱动转子开始转动。

当需要改变电机的转向时，控制电路改变驱动电流的方向，使磁通方向相应改变。

需要注意的是，开关磁阻电机的驱动系统需要根据具体的电机参数和工作要求进行设计和调整，以实现最佳的性能和效率。

驱动系统应能提供足够的功率和精确的控制，以满足电机的转矩和速度需求，并确保电机的稳定运行。

综上所述，开关磁阻电机的工作原理基于磁阻效应，并由驱动系统控制。

驱动系统由电源、驱动电路和控制电路组成，通过改变磁化状态来改变磁通，从而驱动电机的转动。

这种电机具有结构简单、转速范围广、效率高等特点，适用于许多工业应用领域。

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。

开关磁阻电动机一、开关磁阻电机研究背景及实际意义随着社会经济的发展，电力需求日益增大，能源形势日趋紧张，环境恶化十分严重，据统计我国发电量的60%用于电动机，可以说用电大户是电动机，也是节能降耗潜力最大的区域之一，国内近年来有许多高校、科研院所和企业投入到开关磁阻电机技术的研发，取得了一定成果，并在纺织、冶金、矿山、石油等行业陆续得到应用，在不同工况下节电率达10-60%，正越来越呈现出它在调速性能和节能方面的优势。

目前我国机械交流电动机采用较多的调速方式主要有交流变频调速和开关磁阻电机调速。

交流变频技术硬件成本高，控制电路复杂且不易进行维护和维修，特别是国内的公司还未能很好掌握变频核心技术，产品基本上依赖国外进口，SRD和变频调速的综合效率比较如下表开关磁阻电机驱动系统作为我国节能电机领域中重点推广的发展技术，还关系着民族产业的兴旺发展，SRD能在很宽的调速范围内保持高效率，是典型高效节能产品，开关磁阻电机应用前景广阔而且节能潜力巨大，对我国国民经济的发展具有深远的意义。

二、开关磁阻电机结构和工作原理开关磁阻电机的定子和转子都是凸极结构，即双凸极结构，转子、定子极数不相等，转子和定子铁芯由导磁良好的硅钢片压制而成，转子铁芯无绕组，定子凸极上有集中绕组。

与普通电机一样，转子、定子之间有很小的气隙，转子可以在定子内自由旋转，开关磁阻电机根据转子、定子极数不同可以有多种不同相数的结构，比如定子有6个极，转子有4个极，6/4结构三相开关磁阻电机，如图1所示。

图中，定子径向相对的两绕组串联成一相，比如AX相、BY相、CZ相，转子径向的凸极构成一组。

由于定子极数与转子极数不相等，所以定子极距和转子的极距不相等，当任意相定子凸极中心线与转子凸极中心线重合时，另外一组转子凸极中性线与定子其他相凸极中性线错开。

如图2所示6/4结构开关磁阻电机运转截面图，当A相接通电源产生磁通，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，此时由于A相绕组对应的定子凸极中性线与转子凸极中性线不重合，磁阻不是最小，磁场就会产生拉力，牵引最近的转子凸极转到磁阻最小的位置，如图2转子逆时针转动10°、20°，直到转子凸极转到30°与A相绕组对应的定子凸极重合为止，此时磁阻最小。