磁阻电机_成功大学

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。

东京理科大学成功开发出适合电动汽车使用的开关磁阻电机可达到永磁电机相同的性能东京理科大学的千叶明教授成功开发出了一种与现有混合动力（HEV）和纯电动汽车（EV）使用的永磁电机(Permanent Magnet Synchronous Motor：PMSM）具有相同性能，且无需使用稀土永磁材料的电机（见照片）。

它属于开关磁阻电机（Switched Reluctance Motors：SRM），通过电机结构以及材料选择等方面的改进，使转矩密度和效率两个重要指标均满足了电动汽车的要求。

开发的SRM样机尺寸与适用于Prius等汽车的PMSM相同，转速在1200r/min的情况下，最大转矩为403Nm（PMSM：400Nm），效率达到86%（PMSM：83%）。

SRM电机结构简单，耐热性出色；过去由于体积过大，影响其推广。

通过对电机结构的改变和材料选择等方面进行的不断研究，最终成功将转矩密度提高到原有SRM所无法达到的45Nm/l。

具体情况，在电机结构上将定子与转子极数分别增加至18和12（见右下图），并在定子上增加了倾斜角，从而加大了转矩。

在材料选择方面，采用了6.5％的硅钢（牌号为10JNEX900），这特别能够提高低输出功率状态下的效率，从而更好地满足了汽车电机的效率要求。

在低功率输出状态下，SRM的效率比PMSM具有明显的优势。

现有HEV 和EV 等驱动电机产品中，使用稀土永磁材料的PMSM 电机最为常见。

目前9成的稀土材料从中国出口，估计今后随着需求量的增加，其价格将会上涨2～3倍。

无需使用稀土材料的SRM 的应用前景值得期待。

此项开发工作也是日本新能源产业技术综合开发机构（NEDO ）推出新一代电动汽车项目中的一个研究课题。

SRM 电机结构与主要特性高超，北京中纺锐力机电有限公司董事长，国家有突出贡献的中青年专家，政府津贴获得者，博士生导师。

他是一位温文尔雅的电机专家，对新能源汽车及车用电机有着深刻的理解；他是一位专业和务实的企业家，在企业管理方面有着独到的理念。

沈阳航空航天大学科技成果——电动飞机用高效开关磁阻
驱动电机及控制系统研发技术
成果简介：
基于现有固定翼电动飞机的驱动电机，开展轻型、高效、低成本的优化研究。

采用新型分段式绕组、短磁路开关磁阻电机，针对新型分段式转子结构、集中式绕组形式、短磁路损耗展开全面的分析，通过建模、仿真、制作加工，并完成配套控制系统的研发，对比现有多种类电机的效率来验证新型电机的高效性和可靠性；同时利用新型转矩控制方法来降低传统驱动电机的转矩脉动，并解决驱动噪声等问题。

30kW驱动电机及集成式控制器
新型短磁路、分段式开关磁阻电机的控制方法简单、输出转矩大、功率密度高且高速运行时稳定可靠，十分符合直翼电动飞机所用驱动电机的要求。

一方面研发团队已深入研究了电机本体设计的一些关键技术，单齿定子结构、分段式转子铁芯，铝制转子包壳等，另一方面航空和航天惯导专业研究所、惯性技术航空科技重点实验室可为项目
实施提供实验测试手段、统计数据和有力的技术支持。

合作方式：专利权许可。

磁阻电机原理磁阻电机是一种利用磁阻效应工作的电机，其工作原理是利用磁阻效应的变化来产生转矩，从而驱动电机转动。

磁阻电机由定子和转子两部分组成，定子上有多个线圈，线圈中通以电流，产生磁场，而转子上有多个磁极，通过磁阻效应，定子和转子之间的相对位置变化会导致磁阻的变化，从而产生转矩，使电机转动。

磁阻电机的工作原理可以从磁阻效应和电磁感应两个方面来解释。

首先，磁阻效应是指在磁场中，当磁路长度或磁路面积发生变化时，磁阻也会发生变化。

在磁阻电机中，定子和转子之间的相对位置变化会导致磁阻的变化，从而产生转矩。

其次，电磁感应是指导体在磁场中运动时会产生感应电动势，而在磁阻电机中，定子线圈中通以电流时产生的磁场会与转子上的磁极相互作用，从而产生转矩，驱动电机转动。

磁阻电机的工作原理使其具有一些特点。

首先，磁阻电机结构简单，制造成本较低。

其次，磁阻电机具有较高的动态响应特性，转矩波动较小。

再次，磁阻电机无需永磁体，不受温度影响，适用于高温环境。

此外，磁阻电机还具有较高的效率和较低的噪音。

磁阻电机的应用领域较为广泛。

首先，在汽车行业中，磁阻电机常用于发动机控制系统、制动系统和转向系统等。

其次，在家用电器领域，磁阻电机常用于洗衣机、空调、冰箱等电器中。

再次，在工业自动化领域，磁阻电机常用于机械手、输送设备、包装机械等。

此外，磁阻电机还广泛应用于航空航天、医疗设备、办公设备等领域。

总的来说，磁阻电机是一种利用磁阻效应工作的电机，其工作原理是利用磁阻效应的变化来产生转矩，从而驱动电机转动。

磁阻电机具有结构简单、制造成本低、动态响应特性好、无需永磁体、适用于高温环境等特点，应用领域较为广泛。

随着科技的不断发展，相信磁阻电机在未来会有更广阔的应用前景。

大连理工大学科技成果——开关磁阻电机及其控制器
一、产品和技术简介：
开关磁阻电机是一种新兴的机电一体化调速系统，主要优点如下：电机结构简单（定、转子为双凸极结构，转子上没有任何绕组，比笼式异步电动机还要简单）、成本低、适用于高速运行。

功率电路简单可靠，各相独立工作，可构成可靠性极高的系统。

高起动转矩，低起动电流，在很宽的运行范围内都可保持高效率。

大连理工大学电力电子研究所开发的开关磁阻电机控制系统，采用16位高速DSP控制器为控制核心，运算速度快，控制精度高；采用模糊控制技术，具有动态性能好、运行平稳等优点；采用汉字液晶显示，实时显示电机的运行状态，具有一定的故障自诊断能力。

目前可为功率范围在2.2kW-60kW的开关磁阻电机配控制器，调速范围为50r/min-3000/min。

现可提供从电机设计到电机控制的全套技术。

二、应用范围和生产条件：
开关磁阻电机广泛应用于需要调速传动场合，由于其良好的起动特性，特别适合在要求频繁正、反转的场合应用。

开关磁阻电机在以下行业具有良好的应用前景：
工业传动：适于需要调速的应用，特别适合需频繁起动和正、反转的场合；
煤炭行业：采煤机械；
石油行业：适用于抽油机等机械；
钢铁行业：适用于轧钢机等机械。

凡电机生产厂均可生产开关磁阻电机及其控制器。

三、规模与投资、成本估算：
电机比普通异步电机便宜，控制器比通常的变频器便宜。

电机厂几乎不需要额外投资。

四、提供技术的程度和合作方式：
成果转让或技术入股。

磁阻电机的原理磁阻电机是一种利用磁阻效应来产生转矩的电机，它的工作原理是利用磁场的变化来产生转矩。

磁阻电机通常由定子和转子两部分组成，其中定子上的绕组产生磁场，而转子上的磁性材料则在磁场的作用下产生转矩。

下面我们将详细介绍磁阻电机的原理。

首先，磁阻电机的定子上通常包含有绕组，当绕组通电时会产生磁场。

这个磁场会对转子上的磁性材料产生作用，使得转子发生磁阻转动。

在这个过程中，磁阻电机并不需要外加的永磁体，而是利用绕组产生的磁场来产生转矩。

其次，磁阻电机的转子上通常采用磁性材料，这种材料在磁场的作用下会发生磁化，从而产生磁阻转动。

这种转动是由于磁性材料在磁场中的磁化方向会受到磁场的作用而发生变化，从而产生转矩。

另外，磁阻电机的工作原理还涉及到磁阻效应。

磁阻效应是指在磁路中，当磁路的磁导率发生变化时，磁路中的磁阻也会发生变化。

在磁阻电机中，利用磁阻效应可以实现磁场的调节，从而产生所需的转矩。

总的来说，磁阻电机的原理是利用磁场的变化来产生转矩，其中包括绕组产生磁场、磁性材料发生磁阻转动以及磁阻效应的作用。

磁阻电机由于不需要永磁体，结构简单，制造成本低，因此在一些特定的应用领域具有一定的优势。

在实际应用中，磁阻电机通常用于一些对转矩要求不高，但对结构简单、成本低的场合，比如一些小型家用电器、自行车发电机等。

随着科学技术的不断发展，磁阻电机的原理也在不断完善和改进，为其在更广泛的领域应用提供了可能。

综上所述，磁阻电机是一种利用磁阻效应来产生转矩的电机，其工作原理主要是利用磁场的变化来产生转矩，其中涉及到绕组产生磁场、磁性材料发生磁阻转动以及磁阻效应的作用。

磁阻电机由于结构简单、制造成本低，在一些特定的应用领域具有一定的优势。

随着科学技术的不断发展，磁阻电机的原理也在不断完善和改进，为其在更广泛的领域应用提供了可能。

开关磁阻电机工作原理
开关磁阻电机是一种利用磁阻效应来实现电机转动的新型电机，它具有结构简单、体积小、效率高等优点，因而在各种应用场景中得到了广泛的应用。

那么，开关磁阻电机是如何实现工作的呢？接下来，我们将详细介绍开关磁阻电机的工作原理。

首先，开关磁阻电机的核心部件是磁阻转子。

磁阻转子由多个磁性材料组成，
这些材料在不同的磁场作用下具有不同的磁导率。

当外加电流通过定子线圈时，产生的磁场会使磁阻转子中的磁性材料受到磁力的作用，从而使磁阻转子发生旋转运动。

这种旋转运动可以用来驱动机械装置，实现各种工作任务。

其次，开关磁阻电机的工作原理涉及到磁阻效应。

磁阻效应是指在外部磁场的
作用下，磁性材料的磁导率发生变化的现象。

在开关磁阻电机中，通过改变定子线圈中的电流方向，可以改变磁阻转子中磁性材料的磁导率，从而控制磁阻转子的旋转运动。

这种通过改变电流方向来控制磁阻转子旋转的方法，被称为磁阻效应驱动。

最后，开关磁阻电机的工作原理还涉及到电子控制系统。

电子控制系统通过对
定子线圈中的电流进行精确控制，可以实现对磁阻转子旋转运动的精确控制。

同时，电子控制系统还可以实现对开关磁阻电机的启动、制动、速度调节等功能，从而满足不同工作场景对电机性能的要求。

综上所述，开关磁阻电机通过利用磁阻效应和电子控制系统，实现了高效、精
确的电机转动，具有结构简单、体积小、效率高等优点。

在各种应用场景中，开关磁阻电机都发挥着重要的作用，为各种工程和生产提供了可靠的动力支持。

希望通过本文的介绍，读者对开关磁阻电机的工作原理有了更深入的了解。

國立成功大學馬達科技研究中心p1Fully pitched winding of SRM& Flux switching motorFully pitched winding of SRM & Flux switching motor 電動機導論授課教師：蔡明祺教授A+ A-B-B+A+A+A-A-Fully pitched winding arrangement Short pitched winding arrangement(Conventional SRM)Mab>0Mab=0 Mab<0國立成功大學馬達科技研究中心Flux switching motor(FSM)Flux Switching Motor國立成功大學馬達科技研究中心p11國立成功大學馬達科技研究中心p12•The Field winding (F) carries dc current •The Armature winding (A) carries ac current •FLUX SWITCHING with each reversal of Armature current •Utilisation of copper in slots is very high A+A-F+F-F+F-A+A-p13A-F-A+F+A+ F-A-F+A+ F-A-F+F-A+A-F+Half an electrical cycle –now reverse armature again F-A+A-F+Flux switches back to horizontal axis but rotation continues F-A-A+F+A+F+A-F-Rotor turns to horizontal axisA+F+A-F-Rotor turns to horizontal axisCompletion of the electrical cycle –180ºmechanicalA-F-A+F+Rotor Aligned with horizontal stator teeth –no torque F-A-A+F+Flux switches vertically –initial torque is anti-clockwiseA+F-A-F+A-F+A+F-Rotor turns towards vertical axisA-F+A+F-Reverse Armature current to pull back to clockwiseA-F-A+A-F+A+F-Reverse armature again to keep rotation clockwiseA-F-A+A+F+A-F-Flux switches back to vertical but rotor continues clockwiseA+F-A-A+F+A-F-Rotor turns to vertical axisA+F-A-A+F+A-F-Rotor reaches vertical axis –inertia keeps it rotatingA+F-A-Flux switches to horizontal -rotor continues clockwiseF-A-A+F+A-F+A+F-Rotor continues clockwiseA-F-A+A-F+A+F-Reverse armature again to keep rotation clockwiseA-F-A+A+F+A-F-Flux switches back to vertical but rotor continues clockwiseA+F-A-A+F+A-F-Rotor turns to vertical axisA+F-A-A+F+A-F-Rotor reaches vertical axis –inertia keeps it rotatingA+F-A-Flux switches to horizontal -rotor continues clockwiseA-F-A+F+A-F+A+F-Rotor continues clockwiseA-F-A+p40F+F-A-F+F-A-A+A+A+A+A-A-Switching Motor•D E WALT DW744XP Table Saw•On sale in Northern Europe since August 2003Rotor StatorDevelopments 國立成功大學馬達科技研究中心。