开关磁阻电机的工作原理
开关磁阻电机是一种能够快速启停和反转的电动机，它的工作原理基于磁阻的变化。下面是开关磁阻电机的工作原理的详细解释：
1. 结构：开关磁阻电机由定子和转子组成。定子上有多个绕组，每个绕组之间通过磁阻作为连接。转子上也有绕组，与定子的绕组相连。
2. 动作原理：当电流通过定子的绕组时，会在绕组中产生一个磁场。当转子中的绕组与定子绕组的磁场相互作用时，转子会受到一个力矩的作用，使其转动。
3. 磁场调节：开关磁阻电机通过改变传感器绕组中的电流方向来改变磁场的方向。改变磁场的方向可以改变转子所受到的力矩的方向，从而实现电机的启动、停止和反转。
4. 工作过程：当需要启动电机时，通过改变传感器绕组中的电流方向，改变磁场的方向，使转子受到力矩的作用开始转动。当需要停止电机时，改变电流方向，使磁场的方向与转动方向相反，转子受到的力矩变为阻碍转动的力矩，从而停止电机的转动。当需要反转电机时，改变电流方向，使磁场的方向与原来相反，从而改变转子受到的力矩方向，使电机反向转动。
总之，开关磁阻电机的工作原理是通过改变磁场的方向来实现电机的启动、停止和反转，从而能够快速调节和控制电机的运转状态。
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。 另外，运行时噪音和振动较大、非线形性强也是开关磁阻电机需要解决的问题。 目前国内实用的磁阻电机属于初级阶段，部分产品控制相对粗放，电机的响应速度慢、低速下的脉动大，难以实现较高的控制精度。 构造原理 双凸极构造
开关磁阻电机工作原理及其驱动系统 开关磁阻电机 Switched Reluctance Drivesystem, SRD 开关磁阻电机驱动系统(Switched Reluctance Drive system, SRD)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，起动及低速时转矩大、电流小;高速恒功率区范围宽、性能好，在宽广转速和功率范围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电机驱动系统在家用电器、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。 开关磁阻电机的发展概况和发展趋势 “开关磁阻电机(Switched reluctance motor)”一词源见于美国学者 S.A.Nasarl969年所撰论文，它描述了这种电机的两个基本特征：①开关性——电机必须工作在一种连续的开关模式，这是为什么在各种新型功率半导体器件可以获得后这种电机才得以发展的主要原因；②磁阻性——它是真正的磁阻电机，定、转子具有可变磁阻磁路，更确切地说，是一种双凸极电机。开关磁阻电机的概念实际非常久远，可以追溯到19世纪称为“电磁发动机”的发明，这也是现代步进电机的先驱。在美国，这种电机常常被称为“可变磁阻电机(variable reluctance motor, VR电机)”一词, 但是VR电机也是步进电机的一种形式，容易引起混淆。有时人们也用“无刷磁阻电机(Brushless reluctance motor)”一词，以强调这种电机的无刷性。“电子换向磁阻电机(Electronically commutated reluctance motor)”一词也曾采用，从工作原理来看，甚至比“开关磁阻”的说法更准确—些，但也容易与电子换向的水磁直流电机相混淆。毫无疑问，正是由于英国 P．J．Lawrenson教授及其同事们的杰出贡献，赋予了现代SR电机新的意义，开关磁阻电机一词也因此逐渐为人们所接受和采用。 从电机结构和运行原理上看，SR电机与大步距角的反应式步进电机十分相似，因此有人将SR电机看成是一种高速大步距角的步进电机。但事实上，两者是有本质差别的，这种差别体现在电机设计、控制方法、性能特性和应用场合等方面，见表11-1。
开关磁阻电机组成-概述说明以及解释 1.引言 1.1 概述 开关磁阻电机是一种新型的电机，它利用磁阻效应来实现能量转换。相比传统电机，它具有结构简单、体积小、效率高的优点，因此在各种领域都有着广泛的应用前景。本文将对开关磁阻电机的原理、组成部分、工作特点以及未来发展前景进行深入探讨，旨在帮助读者全面了解这一新型电机的优势和应用领域，以及对未来的展望。1.1 概述部分的内容 1.2 文章结构 文章结构部分介绍了整篇文章的框架和组织方式。首先，我们会简要介绍每个章节的内容，包括引言、正文和结论部分。然后，我们会详细说明每个章节的具体内容和重点，以便读者了解文章的整体结构和主要讨论内容。最后，我们会强调本文的目的和意义，引导读者对整篇文章有一个清晰的认识。通过文章结构部分的介绍，读者可以更好地把握整篇文章的主旨和重点内容，有助于他们更好地理解和消化文章所述的知识。 1.3 目的 本文旨在深入探讨开关磁阻电机的组成和工作原理，以便读者对其有更全面的了解。通过对开关磁阻电机的结构和工作特点进行介绍，读者可以更好地理解其在工程和科技领域的应用。同时，本文也旨在总结开关磁
阻电机的优势，并展望其在未来的发展前景，为读者提供关于这一领域的前沿信息和未来发展趋势。希望本文能够为读者提供有益的知识，让他们对开关磁阻电机有更深入的了解和认识。 2.正文 2.1 开关磁阻电机的原理 开关磁阻电机的原理是基于磁通分配原理。当电机的定子和转子上的绕组通电时，产生的磁场会使铁心中的磁通分布发生变化。在转子位置发生变化时，会引起定子和转子之间的相对运动，从而产生电动势和电流，从而驱动转子转动。 开关磁阻电机利用磁阻效应来调节电机转子位置，从而实现电机的正反转和调速。它通过在绕组中引入开关电源，改变磁通的路径，使得磁阻产生变化，从而控制转子的位置和速度。 在开关磁阻电机中，通过精确控制磁阻，可以实现高效率、快速响应的电机运行。这种原理使得开关磁阻电机具有良好的动态性能和节能特点，适用于需要快速响应和高效率的应用场景。 2.2 开关磁阻电机的组成部分 开关磁阻电机的组成部分包括以下几个主要部件： 1. 转子：开关磁阻电机的转子通常由多极磁性材料制成，其特殊的磁
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;
开关磁阻电机的基本学习内容 1 开关磁阻电机的基本原理以及结构 开关磁阻电动机(Switched Reluctance Motor ，简称SRM) 定转子为双凸极结构，铁心均由普通硅钢片叠压而成，其定子极上有集中绕组，径向相对的两个绕组串联构成一相，转子非永磁体，其上也无绕组[1,3]。SRM 的定转子极数必须满足如下约束关系： s r s N =2km N = N + 2k (1-1) 其中，Ns ，Nr 分别为电机定、转子数；m 为电机相数值减1；k 为一常数。以下图1-1所示一个典型四相8/6极SRM 为例，相数为4，因而m=3，取k=1，则Ns=6，Nr=8。m 及k 值越高，越利于高控制性能控制，但相应成本越高，结构越复杂。目前技术较为成熟，发展较为迅速的产品多为三、四相SRM [2]。
图1-1即为一典型四相8/6结构的SRM电机本体及其不对称功率变换器主电路的示意图（图1-1在末尾手画）。为表述清晰，图中仅画出不对称半桥电路的一相，其他各相均与该相相同，并省略了相应的驱动及检测电路。完整的开关磁阻电机调速系统（Switched Reluctance Motor Drive，简称SRD）则由SRM、功率变换器、控制器、位置检测器等四大部分组成，如下图1-2示。 SRM可以认为是同步电机的一个分支，它运行时遵循磁阻最小原理，同步进电机较为类似[2,30]。其具体运行原理如下：首先要保证励磁相的定子凸极和最近的转子凹极中心线不重合，也即初始位移不能位于磁阻最小位置。通以交流电后，经过一个整流桥变为直流电源，当开关S1和S2开通时，AA’相通电励磁，产生一个磁拉力。在该电磁力的轴向分量作用下，产生电磁转矩，凸极转子铁心趋向于旋转到定转子极轴线B-B’与A-A’重合的位置；而电磁力的径向力分量则造成定子的“变形”，这也是产生转矩脉动和电机噪声的根本原因之一。在该过程中电机吸收电能。关断S1和S2，开通BB’相，此时AA’相经续流二极管VD1、VD2将电能回馈给电源，同时BB’相趋向运行到定转子极轴线C-C’与B-B’重合的位置。以此类推，顺次给A→B→C→D相循环励磁，在惯性和轴向力的作用下，转子将一直逆着励磁顺序旋转，从而完成自同步运行。同理若改变励磁顺序为C→B→A→D，则转子沿顺时针方向转动。由此可以看出， SRM与直流电机不同，其运行方向与相电流方向无关，而仅与相绕组通电顺序有关。
第二章开关磁阻电机及其调速系统 2.1 开关磁阻电机的发展概况 磁阻式电机诞生于160年前，一直被认为是一种性能不高的电机。然而通过近20年的研究与改进，使磁阻式电机的性能不断提高，目前已能在较大功率范围内不低于其它型式的电机[9]。 70年代初，美国福特电动机（Ford Motor）公司研制出最早的开关磁阻电机调速系统。其结构为轴向气隙电动机、晶闸管功率电路，具有电动机和发电机运行状态和较宽范围调速的能力，特别适用于蓄电池供电的电动车辆的传动。 70年代中期，英国里兹（Leeds）大学和诺丁汉（Nottingham）大学，共同研制以电动车辆为目标的开关磁阻电机调速系统。样机容量从10W至50KW，转速从750 r/min至10000 r/min，其系统效率和电机利用系数等主要指标达到或超过了传统传动系统。该产品的出现，在电气传动界引起了不小的反响。在很多性能指标上达到了出人意料的高水平，整个系统的综合性能价格指标达到或超过了工业中长期广泛使用的一些变速传动系统。 近年来，国内外已有众多高校、研究所和企业投入了开关磁阻电机调速系统的研究、开发和制造工作。至今已推出了不同性能、不同用途的几十个系列的产品，应用于纺织、冶金、机械、汽车等行业中。 目前，在汽车行业意大利FIAT公司研制的电动车和中国第二汽车制造厂研制的电动客车都采用了开关磁阻电机。SRM是没有任何形式的转子线圈和永久磁铁的无刷电动机，它的定子磁极和转子磁极都是凸的。由于SRM具有集中的定子绕组和脉冲电流，其功率变换器可以采用更可靠的电路拓扑形式。SRM具有简单可靠、在较宽转速和转矩范围内高效运行、控制灵活、可四象限运行、响应速度快、成本较低等优点，这是其它调速系统难以比拟的，作为具有潜力的电动车电气驱动系统日益受到重视。然而目前SRM还存在转矩波动大、噪声大、需要位置检测器、系统非线性等缺点，所以，它的广泛应用还受到限制。 2.2 开关磁阻电机的基本结构与特点 开关磁阻电机为定、转子双凸极可变磁阻电机。其定、转子铁心均由硅钢片
直线电机工作原理及其驱动技术的应用 摘要：简述了直线电机工作原理及其驱动技术，并且举例说明了直线电机直接驱动与传统数控机床“旋转伺服电机+滚珠丝杠”的传动方式对比具有的巨大优势。介绍了直线电机进给驱动技术在数控机床上的几个应用实例，指出直线电机进给驱动技术将是高速数控机床未来发展的方向。 引言 随着航空航天、汽车制造、模具加工、电子制造行业等领域对高效率地进行加工的要求越来越高，需要大量高速数控机床。机床进给系统是高速机床的主要功能部件。而直线电机进给系统彻底改变了传统的滚珠丝杠传动方式存在的弹性变形大、响应速度慢、存在反向间隙、易磨损等先天性的缺点，并具有速度高、加速度大、定位精度高、行程长度不受限制等优点，令其在数控机床高速进给系统领域逐渐发展为主导方向。 1 直线电机及其驱动技术 现代先进的驱动技术主要分为两大类：一类为电磁式的，另一类则为非电磁式的。 电磁类的现代先进的驱动技术主要由现代电磁类驱动器与现代控制系统组成，它的驱动器包括传统改进型的电磁驱动器与新发展型的电磁驱动器。它们中有旋转的、直线的、磁浮的、电磁发射的等等。除了在一般通用电机技术基础上改进获得的电机技术外，还有更多的是在通用电机技术基础上进一步发展的新型电机技术，如直线电机技术、无刷直流电机技术、开关磁阻电机技术和各种新型永磁电机技术等。 直线电机是一种将电能直接转换成直线运动机械能而不需通过中问任何转换装置的新颖电机，它具有系统结构简单、磨损少、噪声低、组合性强、维护方便等优点。旋转电机所
具有的品种，直线电机几乎都有相对应的品种，其应用范围正在不断扩大，并在一些它所能独特发挥作用的地方取得了令人满意的效果。 直线电机结构示意图如下图所示。直线电机是将传统圆筒型电机的初级展开拉直，变初级的封闭磁场为开放磁场，而旋转电机的定子部分变为直线电机的初级，旋转电机的转子部分变为直线电机的次级。在电机的三相绕组中通入三相对称正弦电流后，在初级和次级间产生气隙磁场，气隙磁场的分布情况与旋转电机相似，沿展开的直线方向呈正弦分布。当三相电流随时问变化时，使气隙磁场按定向相序沿直线移动，这个气隙磁场称为行波磁场。当次级的感应电流和气隙磁场相互作用便产生了电磁推力，如果初级是固定不动的，次级就能沿着行波磁场运动的方向做直线运动。即可实现高速机床的直线电机直接驱动的进给方式，把直线电机的初级和次级分别直接安装在高速机床的工作台与床身上。由于这种进给传动方式的传动链缩短为0，被称为机床进给系统的“零传动”。 与“旋转伺服电机+滚珠丝杠”传动方式相比较，直线电机直接驱动有以下优点：（1）高速度，目前最大进给速度可达100～200m／min。（2）高加速度，可高达2g～10g。（3）定位精度高，由于只能采用闭环控制，其理论定位精度可以为0，但由于存在检测元件安装、测量误差，实际定位精度不可能为0。最高定位精度可达0．1～0．01m。（4）行程不受限制，由于直线电机的次级（定子）可以一段一段地铺在机床床身上，不论有多远，对系统的刚度不会产生影响。例如，美国CincinnatiMilacron公司为航空工业生产了一台HyperM ach大型高速加工中心，主轴转速为60000r／min，主电机功率为80kW。直线进给采用了直线电机，其轴行程长达46m，工作台快速行程为100m／min，加速度达2g。在这种机床上加工一个大型薄壁飞机零件只需30min；而同样的零件在一般高速铣床上加工，费时3h；在普通数控铣床上加工，则需8h，优势相当明显[1]。
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。此时打开A相开关S1, S2，合上B相开关，即在A相断电的同时B相通电，建立以B相定子磁极为轴线的磁场，电动机内磁场沿顺时针方向转过300，转子在磁场磁拉力的作用下继续沿着逆时针方向转过15,。依此类推，定子绕组A-B-C三相轮流通电一次，转子逆时针转动了一个转子极距Tr(T.=2π/N,)，对于三相12/8极开关磁阻电机，45，定子磁极产生的磁场轴线则顺时针移动了3×30'=90'空间角。可T=3600/8=o 见，连续不断地按A-B-C-A的顺序分别给定子各相绕组通电，电动机内磁场轴线沿A-B-C-A的方向不断移动，转子沿A-C-B-A的方向逆时针旋转。如果按 A-C-B-A的顺序给定子各相绕组轮流通电，则磁场沿着A-C-B-A的方向转动，转子则沿着与之相反的A-B-C-A方向顺时针旋转。 二、开关磁阻电机的控制原理 传统的PID控制一方面参数的整定没有实现自动化，另一方面这种控制必须精确地确定对象模型。而开关磁阻电动机( SRM) 得不到精确的数学模型, 控制参数变化和非线性, 使得固定参数的PID 控制不能使开关磁阻电动机控制系统在各种工况下保持设计时的性能指标。
新能源汽车驱动电机的工作原理 电动汽车（EV）是一种利用电池提供动力的汽车。电动汽车与燃油汽车相比，拥有更 低的排放和更高的能效。驱动电机是电动汽车的重要组成部分，通过将电能转换为机械能，驱动车辆的轮胎。本文将详细介绍新能源汽车驱动电机的工作原理。 新能源汽车的驱动电机通常采用交流（AC）或直流（DC）电机。这两种驱动电机均由 旋转部件和静止部件组成。旋转部件包括转子和轴承，用于支撑和旋转电机。静止部件包 括定子和绕组，负责为电机提供磁场。新能源汽车的驱动电机通常采用永磁同步电机（PMSM）和异步电机（ASM）。 永磁同步电机（PMSM）是一种交流电机，由永磁铁和定子绕组组成。当电流通过定子 绕组时，会在绕组和永磁体之间形成磁场。这个磁场会与永磁体的磁场互相作用，从而产 生旋转力矩。永磁同步电机具有高效、高速和大扭矩等优点，适合用于高速公路行驶的电 动汽车。 异步电机（ASM）也是一种交流电机，由定子绕组和转子组成。当电流通过定子绕组时，会产生旋转磁场。而转子则在这个磁场中旋转，从而产生旋转力矩。由于异步电机没有永 磁体，所以造价更低。异步电机的效率较低，适合用于城市道路行驶的电动车。 新能源汽车的驱动电机需要配合电动汽车的电池组和控制器工作。电池组为驱动电机 提供能量，控制器控制驱动电机的转速、扭矩和方向。控制器的工作原理是通过传感器读 取数据，然后将这些数据传输到控制器芯片中。芯片在分析数据后，会向电机施加适当的 电流和电压，从而调整驱动电机的输出功率。 新能源汽车驱动电机的工作原理是将电能转换成机械能，驱动车辆行驶。驱动电机的 选择取决于具体的车辆应用，例如高速公路还是城市道路。配合优秀的电池组和控制系统，可以最大程度地提高驱动电机的效率和性能。 为了优化电动汽车的性能，驱动电机需要满足以下特点： 1.高效性：驱动电机需要在不损失能量的情况下转换电能为动能。为了使电动汽车达 到与传统汽车相同的续航里程，驱动电机的效率必须尽可能地高。高效的驱动电机还能减 少电池组的损耗，提高整个电动汽车能量利用率。 2.高扭矩：电动汽车需要在启动和加速时提供高扭矩，以便快速地从静止状态加速到 所需速度。驱动电机还需要产生足够的扭矩，以应对电动汽车在行驶中的各种路况和负 荷。 3.高速性：驱动电机需要产生足够的力矩，以保证电动汽车在高速公路上的安全行驶。以便让车辆在高速公路行驶时降低风阻的影响，驱动电机也需要具有较高的转速。
开关磁阻电动机的结构和工作原理 开关磁阻电动机( switched reluctance motor，SRM)，又称可变磁阻电动机(variable reluctance motor)，是磁阻式电动机和开关电源组成的机电一体化的新型电动机。 开关磁阻电动机的结构和工作原理与传统的交、直流电动机有着很大的差别，在结构上，开关磁阻电动机的定子、转子均为凸极式，由硅钢片叠压而成，但定子、转子的极数不相等，一般相差2个。 在图中，定子为8个极，其上装有集中绕组，径向相对极的绕组串联，组成4个独立的四相绕组。转子上有6个齿，其上不装绕组。工作时，由开关电源向四相绕组供电。 开关磁阻电动机是依靠磁阻效应运行的，其运行原理遵循“磁阻最小原理”，即磁通总要沿着磁阻最小的路径闭合，在磁场中，一定形状铁芯的主轴线有向与磁场轴线重合位置运动的趋势。利用这种趋势，开关磁阻电机以定子凸极产生磁场，转子铁芯凸极形成均匀分布的多个主轴线，只要控制定子各相顺序产生磁场，转子就总具有转向磁阻最小位置的趋势，从而产生维持电机运转的连续转矩。 如图所示的四相8／6极开关磁阻驱动电机为例，图中仅画出了定子其中的A相绕组。当B相绕组受到激励时，为减小磁路的磁阻，转子顺时针旋转，直到转子极2与定子极B 相对，此时磁路的磁阻最小（电感最大）。如果切断绕组B的激励，给绕组A施加激励，磁阻转矩使转子极l与定子极A相对。转矩方向一般指向最近的一对磁极相对的位置。因此，根据转子位置传感器的反馈信号，各相绕组按B-A-D-C的顺序导通，使转子沿顺时针方向连续旋转；反之，若按D-A-B-C的顺序导通，则电机会按逆时针方向连续旋转。通过控制加到电机绕组中电流脉冲的幅值、宽度及其与转子的相对位置，即可控制开关磁阻电动机转矩的大小与方向。 开关磁阻电动机的分类和特点 (1)分类 径向相对的两个绕组串联构成一个两极磁体，成为“一相”。根据定转子极数的不同，有多种电机结构，最常用的是三相6／4结构和四相8/6结构，如图所示。 开关磁阻电动机的气隙磁场有三类形式：径向磁场、轴向磁场和混合磁场。 (2)特点 开关磁阻电动机是一种新型电动机，该系统具有很多明显的特点。 ①结构简单开关磁阻电动机结构比其他电动机都要简单，相对于有刷直流电动机，其在电机的转子上没有滑环、绕组；相对于永磁无刷直流电动机和感应同步电动机，其转子上不需要安装永磁体；开关磁阻电动机只是在定子上有简单的集中绕组，绕组的端部较短，没有相间跨接线；开关磁阻电动机的定子和转子均采用凸极结构，定子和转子都是由硅钢片叠片组成；电动机结构简单、坚固，工作可靠，可适应高速、高温及强震动环境。 ②运行效率高开关磁阻电动机的转子不存在励磁及转差损耗，功率变换器元器件少，相应的损耗也小，在较宽的转速范围和较宽的转矩范围内效率可以达到85%-93%。 ③启动和低速性能好开关磁阻电动机启动转矩大，启动电流小，没有启动冲击电流；低速时可以提供很大的转矩；开关磁阻电动机调速系统启动转矩达到额定转矩的150%时，启动电流仅为额定电流的30%。 电动汽车价格https://www.doczj.com/doc/0719466843.html, ④调速性能好调速范围宽广，可控参数多，可控参数有主开关开通角、主开关关断角、相电流幅值、直流电源电压；控制灵活，可实现多种控制方式联合运用；开关磁阻电动机可以四象限运行，容易实现正转，反转和电动、制动等。 ⑤可靠性高开关磁阻电动机结构简单坚固，各相电路独立工作，当某一相线圈发生故障时，只需停止该相线圈工作，电动机仍然可以继续运转。
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。 4. 开关磁阻电机的应用领域 开关磁阻电机在工业生产和家用电器领域有广泛的应用。 4.1 工业生产 在工业生产中，开关磁阻电机可用于控制机械臂、输送带、自动门等装置的转动。其结构简单、响应快的特点使其在自动化生产线上具有重要作用。 4.2 家用电器 开关磁阻电机广泛应用于家用电器，如洗衣机、电风扇、空调等。开关磁阻电机具有体积小、噪音低、启动快的特点，适合家庭环境使用。 4.3 交通工具 开关磁阻电机还可应用于交通工具，如电动自行车、电动汽车等。开关磁阻电机可以根据不同的驱动需求进行优化设计，以实现高效能、节能的动力输出。 结论 开关磁阻电机凭借其结构简单、体积小、响应快、效率高等特点，具有广泛的应用前景。在不断的技术创新下，开关磁阻电机将进一步改进和发展，为工业生产和生活带来更多便利和效益。
新能源汽车驱动电机控制技术第一章：引言 近年来，随着环保意识的不断增强和政府的大力支持，新能源汽车得到了快速发展。其中，驱动电机作为新能源汽车的核心部件，其性能的稳定性和精度要求越来越高。本文将从驱动电机的基础结构、控制原理、优化算法等方面进行探讨。 第二章：新能源汽车驱动电机基础结构 一、三相电机结构 新能源汽车驱动电机通常采用三相电机结构，包括转子、定子和定子绕组。根据转子类型的不同，日常使用的电机可分为永磁同步电机、感应异步电机和开关磁阻电机三种。 二、永磁同步电机 永磁同步电机是新能源汽车中使用较多的电机类型。其主要特点是具有高效、体积小和响应速度快的特点。永磁同步电机的转矩和转速之间的关系比其他结构的电机更为稳定，因此被广泛使用。 三、感应异步电机
感应异步电机具有结构简单、可靠性高和维修成本低的特点。但相对于永磁同步电机，感应异步电机的效率低，响应速度慢，因此不适合用于高速驱动。 四、开关磁阻电机 开关磁阻电机是一种实现无传感器控制的电机类型。由于其结构简单、驱动电流小、重量轻等优点，近年来受到越来越多的关注。 第三章：新能源汽车驱动电机控制原理 一、电机控制方法 电机控制方法包括感应电机控制和永磁电机控制两种方式。在感应电机控制方法中，直接转矩控制是目前应用最广泛的控制方法。在永磁电机控制方法中，矢量控制是一个常用的控制方法。矢量控制采用位置和速度反馈进行控制，能够保证在运行过程中的精度和稳定性。 二、电机控制系统 电机控制系统是新能源汽车中驱动电机控制的核心。由于新能源汽车的工作环境恶劣，电机控制系统要具有抗干扰能力和适应性能力。在电机控制系统中，控制算法、电机控制器、传感器和执行器等部件是不可或缺的。
矿用开关磁阻电机研制技术总结
目录 1 矿用开关磁阻电机研制 (2) 1.1系统背景介绍 (2) 1.2 开关磁阻电动机的原理 (2) 1.3矿用开关磁阻电机研制的难点及解决方案 (4) 1.3.1 开关磁阻电机发热问题 (4) 1.3.3防爆开关控制柜的过冷凝露问题及处理方案 (7) 1.4矿用开关磁阻电机的设计方案 (7) 1.4.1矿用开关磁阻电机的整体结构设计 (7) 1.4.2为矿用SR电机的整体结构图： (8) 1.4.3矿用SR电机的定子有绕组结构设计 (8) 1.4.4 矿用SR电机的转子结构设计 (9) 1.5矿用SR电机的样机试制与应用结果 (9)
1 矿用开关磁阻电机研制 1.1系统背景介绍 开关磁阻电动机传动系统（Switched Reluctance Drive，SRD）是20世纪80年代中期发展起来的一种新型机电一体化交流调速系统，开关磁阻电动机调速系统（简称SRD）由开关磁阻电动机（简称SR）和控制器组成。系统框图如图1。 1.2 开关磁阻电动机的原理 SR电动机是SRD系统中实现机电能量转换的部件，其结构和工作原理都与传统电机有较大的差别。如图2所示，SR电动机为双凸极结构，其定、转子均由普通硅钢片叠压而成。转子既无绕组，也无永磁体，可工作于极高转速，定子齿极装有集中绕组，嵌放容易，端 部短而牢固，工作可靠，能适用于各种恶 劣高温环境，径向相对的两个绕组可以串 联或并联在一起，构成“一相”。 SR电动机的运行遵循“磁阻最小原 理”——磁通总是沿着磁阻最小的路径闭 合。当定子某相绕组通电时，所产生的磁
场由于磁力线扭曲而产生切向的磁拉力，试图使相近的转子极旋转到其轴线与该定子极轴线对齐的位置，即磁阻最小位置，以我公司现在开发的主要产品中8/6极、12/8极结构为例，图2为一三相、12/8极的SR结构示意图， 其定子上每四个极的绕组相连接，构成A、B、C三相绕组，当某相绕组通电时，将产生一个使邻近转子极与该相绕组轴线相重合的电磁转矩。顺序对各相绕组通电（如A — B— C—A…… ），则可使转子连续转动。改变通电次序，可改变电动机转向。控制该电流的大小和通断电时刻，可以改变转矩，改变转速，还可以实现制动运行。该电动机结构简单坚固，控制也十分方便。 为了检测电动机转子的瞬时位置和转速，在SR上装有传感器，它能及时的把转子相对定子的位置反馈给控制电路。 图3表示控制器中的功率电路。三相交流电源经二极管整流桥V 转换为直流电源。六个IGBT功率开关和续流二极管组成三相半桥式逆变电路，分别向电动机三相绕组供电。当一相功率开关（如TA、TA’）导通时，经端子（A1、A2）向电动机绕组（A组）通电。当功率开关断时，该绕组通过续流二极管（DA、DA’）向电容器C续流和回馈能量，并使电流迅速降至零。
新型电机的分类 随着科技的不断进步，电机作为重要的动力设备，也在不断创新与发展。新型电机在结构、工作原理和应用方面与传统电机有所不同，具有更高的效率、更小的体积和更广泛的应用领域。根据其特点和应用范围的不同，新型电机可以分为以下几类。 一、永磁同步电机 永磁同步电机是一种利用永磁体产生磁场来实现转子磁场与定子磁场同步的电机。它具有高效率、高功率密度、高转矩和较宽的调速范围等优点，因此在空调压缩机、电动汽车、风力发电等领域得到广泛应用。 二、开关磁阻电机 开关磁阻电机是利用磁阻对转子磁场的抵抗来实现转子运动的电机。它具有结构简单、可靠性高、适应性强等特点，广泛应用于风扇、洗衣机、电动工具等家电和工业领域。 三、直线电机 直线电机是一种将旋转运动转化为直线运动的电机。它不需要传统的转子和传动装置，具有快速响应、高精度、高刚性和低噪音等优点，被广泛应用于自动化设备、数控机床和电梯等领域。 四、超导电机
超导电机是利用超导体在低温下产生的零电阻和完全反射磁场的特性来实现高效率能量转换的电机。它具有高效率、高功率密度和节能环保等优点，适用于高速列车、舰船推进、核磁共振等领域。 五、磁悬浮电机 磁悬浮电机是利用磁悬浮技术实现转子悬浮和驱动的电机。它具有无接触、无磨损、高转速和低噪音等特点，广泛应用于风力发电、离心式制冷压缩机和高速磁悬浮列车等领域。 六、电磁轨道交通电机 电磁轨道交通电机是专门用于磁悬浮列车和磁吸附列车的电机。它具有高功率密度、高转速、低噪音和低振动等特点，可以实现高速、平稳和节能的运行。 七、微电机 微电机是指尺寸小于10毫米的电机，常用于微型机器人、医疗设备和消费电子产品等领域。它具有体积小、重量轻、功率低的特点，可以实现微小空间内的精确控制和驱动。 总结起来，新型电机的分类包括永磁同步电机、开关磁阻电机、直线电机、超导电机、磁悬浮电机、电磁轨道交通电机和微电机。每种类型的电机都有其独特的特点和应用领域，为各行各业提供了更高效、更可靠的动力支持。随着科技的不断进步和应用需求的不断增加，新型电机将继续发展壮大，为人类的生产和生活带来更多的
交流电机工作原理 交流电机是一种常见的电动机，它通过电磁感应原理将电能转换为机械能，广泛应用于各种机械设备中。本文将介绍交流电机的工作原理、分类、结构和应用等方面的知识。 一、交流电机的工作原理 交流电机的工作原理基于电磁感应原理。当电流通过线圈时，会产生一个磁场，称为电磁场。当电磁场与磁铁或永磁体相互作用时，会产生力矩，使电机转动。这种转动是由于磁场的转动产生的，因此也称为旋转磁场。交流电机的旋转磁场是由交流电源提供的交流电流产生的。 交流电机的旋转磁场可以通过两种方式产生：一种是通过三相电源提供的三相交流电流，称为三相异步电机；另一种是通过单相电源提供的单相交流电流，称为单相异步电机。三相异步电机是最常见的交流电机，其旋转磁场由三相电流的相位差产生。单相异步电机的旋转磁场是通过一个辅助线圈产生的，称为启动线圈。 二、交流电机的分类 根据电机的结构和工作原理，交流电机可以分为以下几类： 1. 三相异步电机：由于其结构简单、制造成本低、效率高等优点，三相异步电机是最常见的交流电机。它可以分为感应电机和异步电机两种类型，其中感应电机是最常见的类型。 2. 单相异步电机：由于单相电源的普及和使用，单相异步电机也被广泛应用于各种家用电器中，如风扇、洗衣机、吸尘器等。
3. 永磁同步电机：永磁同步电机是一种直流电机，但它的转子上安装了永磁体，可以产生旋转磁场，因此也被归类为交流电机。永磁同步电机的控制精度高、效率高、响应速度快，因此被广泛应用于高精度伺服系统中。 4. 开关磁阻电机：开关磁阻电机是一种新型电机，其转子上没有任何磁体，而是通过开关控制电流的方向和大小，产生旋转磁场。开关磁阻电机具有高效率、低噪音、低成本等优点，因此被广泛应用于家用电器和工业设备中。 三、交流电机的结构 交流电机的结构主要包括定子、转子、端盖、轴承、风扇等部分。 1. 定子：定子是电机的固定部分，由铁芯和线圈组成。线圈通电时，会产生磁场，形成旋转磁场。 2. 转子：转子是电机的旋转部分，由铁芯和线圈组成。当旋转磁场与转子磁铁或永磁体相互作用时，会产生力矩，使转子转动。 3. 端盖：端盖是电机的固定部分，用于固定轴承和转子。 4. 轴承：轴承用于支撑转子和减少摩擦力。 5. 风扇：风扇用于散热和降低温度，保证电机正常工作。 四、交流电机的应用 交流电机广泛应用于各种机械设备中，如空调、洗衣机、风扇、水泵、压缩机等。它们在工业、农业、家庭等领域都有着重要的作用。 在工业领域，交流电机被用于各种生产设备中，如机床、起重机、风机、泵等。它们的功率从几百瓦到几十万瓦不等，能够满足不同的
电动汽车技术复习思考题 一、基本概念： 能量密度（比能量）、功率密度（比功率）、截止工作电压、荷电状态（SOC ）、DOD、安时（Ah）、电池标称能量、电动机转差率、开关磁阻电动机、DOH、倍率、交流异步机机械特性、i小时放电率： 二、填空题 1. 现代电动汽车发展主要由蓄电池电动汽车、混合动力汽车、燃料汽车三种类型。 2. 电动汽车除具有汽车属性外，结构上形成了电源供给系统、驱动系统、控制系统、能源管理系统。 3. 电动汽车电源供给系统主要由储能装置、变换装置、电源馈电线路组成。 4.纯电动汽车的结构主要由电力驱动控制系统、汽车底盘、车身以及各种辅助装置等部分组成。 5. 蓄电池电容量测量的方法一般有恒流放电法、恒阻放电法、恒压放电法、定电压放电法、 连续放电法和间歇放电法。 6. 电动车用的理想动力源应该有持续稳定的大电流放电、短暂特大电流放电和一次性储蓄足够的容量。 7. 铅蓄电池放电终止电压与放电电流大小有关。放电电流越大，连续放电时间就越短，允许放电终止电压就越低。 8. 电池内阻是电子导电阻力、离子导电阻力和接触电阻之和。 9电机励磁方式：他励、并励、串励、积复励、差复励 10. 混合动力电动汽车按结构分为串联混合动力电动汽车SHEV；并联混合动力电动汽车PHEV；混联混合动力电动汽车SPHEV。 11. 纯电动汽车按用途分：（1）纯电动轿车；（2）电动货车；（3）电动客车。 12. 纯电动汽车三大功能系统：电力驱动系统，电源系统，辅助系统。 13. 电动汽车现有的蓄能类型有：蓄电池、燃料电池、超级电容器和高速飞轮等。 14.动力电池组的管理系统有热管理系统、电池管理系统、线路管理系统组成。 15.轮毂电机的2类机构方案：高速内转子电机，低速外转子电机。 16.制动能量回收的控制策略主要有理想制动力分配、最佳制动能量回馈、前后制动力固定比值控制策略。 17.动力电池可分为功率型型和能量型 18.体现纯电动汽车性能的重要参数有最高车速、加速能力、爬坡能力和续驶里程。 19.质子膜燃料电池发动机的关键部件有氢燃料供给、氧化剂空气供给、水管理、热管理、电气系统。 20.开关磁阻电机缺点有脉冲电流影响、转矩脉动、振动与噪声。 21.交流异步机控制方法有变压调频控制、矢量控制、直接转矩控制。 22.开关磁阻电机控制系统包含电流检测器、转子位置检测器、转子速度检测器。 三、简答题 1. 发展电动汽车要解决哪些问题？ 答：电池成本、续航里程、充电硬件的设置等，除了前两者可仰赖日后更完善的技术解决之外，充电硬件（充电站、氢燃料加气站）的普及与否，更是一大关键。因为目前很多车主没有专属的个人室内车位（并不是每个人车位旁都有插座，或者社区都有氢燃料加气站），因为这对于需要充电的电动车而言，也是另一项要突破的重点。 2. 纯电动汽车的优点和缺点分别是什么？ 优点：（1）不消耗石油资源，纯电动汽车在运行中不排放废气，噪声也比内燃机汽车低（2）纯电动车具有比内燃机汽车高得多的能量转换效率。（3）纯电动汽车运行中消耗的电能可由多种能源转化。（4）纯电动汽车可以充分利用夜间电网低谷为电池充电，避免了电能的浪费。（5）纯电动汽车能够实现更好的控制性能，包括运动控制、舒适性、故障诊断等，同时可以更容易地实现智能化交通管理。 缺点：（1）低的电池能量密度。（2）过重的电池组。（3）有限的续驶里程与汽车动力性能（4）电池组
《动力电池与电机驱动技术》期末考试试卷及答案 一、填空题 1、新能源汽车是指采用_非常规_的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃料，采 用新型_车载动力装置__）,综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。 2、用于汽车驱动的同步电机几乎都为_旋转磁极式_，转子使用_永磁体_。 3、电机在安装使用前，必须进行_绝缘检查_检查，接线端子对机壳的绝缘电阻应大于 _250MΩ_。 4、轮毂电机改变了内燃机传统的驱动方式，每个驱动轮都是由_独立_的电动机驱动。 5、电刷和换向器在直流电动机中的作用为:将刷间的直流电_转变__为绕组中交变的电流； 在直流发电机中的作用为：将绕组中交变的电流_变换_成刷间的直流电输出。前者：逆变；后者：整流。 6、直流电机按主磁极形成方式的不同，可分为_绕组励磁式_、_永磁式_两大类。 7、无刷直流电动机的电动本体由_定子_和_转子__两部分组成。 8、电子换相器由_功率开关__和_位置信号处理电路__构成，主要用来控制定子各绕组通 电的顺序和时间。 9、交流感应（异步）电动机是由静止的_定子_和可以旋转的_转子_组成。其中，转子按 结构来分，又可分为鼠笼型和绕线型两大类。 10、交流感应（异步）电动机的常用的调速方法有_变频调速_、_变极调速__和改变转 差率（即S）。 11、永磁同步电动机分为_正弦波驱动电流__的永磁同步电动机和__方波驱动电流_的永 磁同步电动机两种。与普通电动机相比，永磁同步电动机一般装有位置信号传感器，用来检测磁极位置。 12、永磁同步电动机的运行特性主要包括_机械_特性和_工作_特性。 13、开关磁阻电动机各相绕组的电流通断是由_功率变换器_实现的，功率变换器是连接 电源与_电动机绕组__的开关部件。 14、驱动电机管理模块通常简称_MCU__，主要用于管理和控制驱动电机的_运转速度_、 方向以及将驱动电机作为发电机而发电。 15、冷却风扇开启取决于_空调A/C_和_电源逆变器（FEB）_冷却液温度这两个重要因 素。 二、判断题 1、混合动力汽车是指驱动系统由两个能同时运转的单个驱动系统联合组成的车辆。 （√） 2、燃料电池电动汽车是利用氢气和空气在催化剂的作用下在燃料电池中经电化学反应产 生的电能作为主要动力源驱动的汽车。（√） 3、驱动纯电动汽车和混合动力汽车的电机需要在各转速下均能够产生转矩。（√） 4、动力电机在一定的条件下也可以作为发电机发电。（√） 5、直流电机电枢元件中的电动势和电流都是直流的。（×） 6、直流电机的换向极主要是改善直流电机的换向。（√） 7、PCU更具有集成控制功能的驱动电机管理模块，即具备MCU与DC/DC转换器功能。 （√） 8、在纯电动汽车或者混合动力汽车上安装的静态逆变器是用来改变电功率变现形式的。 （×） 9、车载充电机是整流电路在新能源汽车上典型应用，其功能是将电网单相交流电变为直 流电给动力蓄电池充电。（√） 10、如果PEB冷却温度低于65℃，冷却风扇停止工作。（√）