开关磁阻电机原理和应用
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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。
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。
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2.1 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。
图1 三相sr电动机剖面图从上面的分析可见,电流的方向对转矩没有任何影响,电动机的转向与电流方向无关,而仅取决于相绕组的通电顺序。
若通电顺序改变,则电机的转向也发生改变。
为保证电机能连续地旋转,位置检测器要能及时给出定转子极间相对位置,使控制器能及时和准确地控制定子各相绕组的通断,使srm能产生所要求的转矩和转速,达到预计的性能要求。
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。
srm开关磁阻电机控制器说明书SRM开关磁阻电机控制器说明书一、概述SRM开关磁阻电机控制器是一种用于控制开关磁阻电机的电气装置。
本文将详细介绍SRM开关磁阻电机控制器的工作原理、特点以及使用注意事项。
二、工作原理SRM开关磁阻电机是一种基于磁阻转矩原理工作的电机,其特点是无需永磁体,具有低成本、高效率和高可靠性的优势。
SRM开关磁阻电机控制器通过控制电流的通断来实现对电机的转速和转矩的控制。
在电机工作时,控制器根据电机转子位置信息和用户设定的转速、转矩要求,通过电流开关器控制电流的通断。
当电流通断时,电机的转矩和转速将发生相应的变化,从而实现对电机的精确控制。
三、特点1. 高效率:SRM开关磁阻电机控制器采用先进的控制算法,能够实现高效的电机控制,提高能源利用效率。
2. 高可靠性:SRM开关磁阻电机控制器采用高品质的电子元件和稳定性强的控制系统,具有较高的可靠性和稳定性,能够在恶劣环境下正常工作。
3. 精确控制:SRM开关磁阻电机控制器能够根据用户的需求精确控制电机的转速和转矩,满足不同应用场景的要求。
4. 多功能:SRM开关磁阻电机控制器具有多种控制模式和保护功能,可适应不同工况和应用环境的需求。
四、使用注意事项1. 安全操作:在使用SRM开关磁阻电机控制器时,务必遵守相关安全操作规程,确保人身安全和设备正常运行。
2. 维护保养:定期对SRM开关磁阻电机控制器进行维护保养,清洁电气元件和散热器,确保设备的正常运行。
3. 防护措施:在安装SRM开关磁阻电机控制器时,应采取防护措施,避免水、尘等外界物质对设备的影响。
4. 温度控制:SRM开关磁阻电机控制器在工作过程中会产生一定的热量,应确保控制器周围的温度适宜,防止过热造成设备损坏。
5. 电源稳定:SRM开关磁阻电机控制器对电源的稳定性要求较高,应确保电源的稳定和可靠,避免电压波动对设备的影响。
总结:本文详细介绍了SRM开关磁阻电机控制器的工作原理、特点以及使用注意事项。
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。
开关磁阻电机驱动系统的运行原理及应用1.简介:开关磁阻电机由驱动器和电机两部分组成,其中驱动器根据外部输入源的指令向电机提供电流,而电机则将电流转化为转动力。
2.驱动电流:驱动器根据输入源的指令产生开关电流,该电流可以通过改变驱动器中的电流方向和大小来实现。
在每一个电机相中都有一个电流传感器,用于测量电流。
驱动器会根据这些测量结果,进行控制电机的电流。
3.磁化和消磁:当电流通过电机线圈时,它会产生磁场,从而使定子上的磁阻磁化。
然后,电流将被改变方向,导致磁阻逆磁化。
这个过程会不断重复。
4.转动力产生:由于磁阻的磁化和逆磁化,定子上的转子被吸引和排斥。
这个过程会持续下去,从而使电机转动。
1.工业机械:开关磁阻电机驱动系统可以应用于各种工业机械中,如机床、印刷机、绘图仪和工业机器人等。
它们能够提供高速、高力矩和高精度的转动控制,提高生产效率和产品质量。
2.汽车工业:开关磁阻电机驱动系统可以应用于汽车的多种部件中,如电动方向盘、电动驱动系统和汽车座椅调节器等。
它们能够提供精确的转动控制,提高汽车的舒适性和操纵性。
3.医疗设备:开关磁阻电机驱动系统可以应用于医疗设备,如手术机械、医疗床和医疗影像设备等。
它们能够提供平稳的转动和精确的位置控制,提高医疗设备的性能和安全性。
4.家用电器:开关磁阻电机驱动系统可以应用于家用电器,如洗衣机、空调和冰箱等。
它们能够提供高效的转动和低噪音的操作,提高家用电器的使用体验和节能效果。
总结:开关磁阻电机驱动系统通过开关磁阻电机的独特运动原理,提供高效、高速和高精度的电机控制。
它已经在各个领域得到广泛应用,并为相关行业的发展和进步做出了重要贡献。
未来,随着科学技术的不断进步,开关磁阻电机驱动系统有望进一步发展和创新,为人类社会的发展做出更大的贡献。
开关磁阻电动机:神奇的电动机原理及应用开关磁阻电动机是一种新颖的电动机,其运行原理相对于普通电动机有所不同。
本文将为大家深入解析开关磁阻电动机的工作原理、应用以及优缺点。
一、开关磁阻电动机的工作原理
开关磁阻电动机主要由转子和定子两部分组成,其中定子上的绕组通过外部电源源源不断地向上浮动或向下倾斜,使得通过绕组的电流发生周期性变化,从而引起转子的磁极进行拟合。
在转子的磁极转向过程中,绕组会因电流变化导致磁通方向的突变,进而发生磁阻变化现象,使得磁通线在定子和转子之间相互拉扯、压缩。
当电流变化方向突然发生变化,磁通线将瞬时穿透转子并产生一定的转矩,这就使得转子得以转动。
此时,转子上的永磁体以及定子上的开关磁阻吸合一起,阻止了绕组内部电流的继续变化,磁阻的变动也暂时停止了。
二、开关磁阻电动机的应用
开关磁阻电动机具有启动时转矩大、低速高扭矩运行、免维护等优点,因此在需要高负载启动的直流驱动系统中广泛应用。
同时,由于开关磁阻电动机在运行过程中不需要电动机控制器对磁通进行转换,因此可以降低系统成本和运行维护费用。
三、开关磁阻电动机的优缺点
1.优点:开关磁阻电动机具有起动时转矩大、性能稳定、免维护、运行频率高等特点。
在低转速下,开关磁阻电动机的扭矩相对较大。
2.缺点:开关磁阻电动机的设计需要较高的技术要求,同时其性能会受到外界电磁干扰的影响;开关磁阻电动机的调速性能相对较差,调速精度难以达到高级别的要求。
综上所述,开关磁阻电动机具有独特的工作原理和优势特点,在一些特定应用场合中具有广泛的应用前景。
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。
开关磁阻电机参数一、工作原理开关磁阻电机是一种通过改变磁阻来实现转子运动的电动机。
其基本结构由定子和转子组成。
定子上有一组线圈,通过电流激励形成磁场。
转子上有一组磁阻,其磁阻值可以根据控制信号进行改变。
当电流通入定子线圈时,定子磁场将转子磁阻吸引到某一位置,使转子转动。
通过改变磁阻的大小和位置,可以控制转子的转动速度和方向。
二、性能特点1. 高效率:开关磁阻电机具有较高的转换效率,能够将电能有效地转换为机械能。
2. 高精度:开关磁阻电机的运动精度较高,能够实现微小的位置和速度控制。
3. 高可靠性:开关磁阻电机结构简单,无刷子、无集电环等易损件,具有较长的使用寿命。
4. 低噪音:开关磁阻电机的运行噪音较低,适用于对噪音要求较高的场合。
5. 高扭矩密度:开关磁阻电机具有较高的扭矩密度,能够在较小的体积内输出较大的扭矩。
三、参数介绍1. 额定电压:开关磁阻电机工作所需的电压,通常为直流电压。
2. 额定电流:开关磁阻电机在额定工作条件下所需的电流。
3. 转速范围:开关磁阻电机的转速范围,可以根据不同的应用需求进行调整。
4. 转矩常数:开关磁阻电机在额定电流下输出的转矩与电流之间的比值。
5. 转矩-转速特性:开关磁阻电机的转矩与转速之间的关系,可以通过转矩-转速曲线来表示。
6. 功率因数:开关磁阻电机的功率因数是指实际功率与视在功率之间的比值,反映了电机的功率利用效率。
7. 效率:开关磁阻电机的效率是指输出功率与输入功率之间的比值,反映了电机的能量转换效率。
四、应用领域开关磁阻电机由于其特有的性能特点,在许多领域得到了广泛的应用。
1. 自动化设备:开关磁阻电机作为一种精密的位置和速度控制装置,广泛应用于自动化设备中,如数控机床、半导体设备等。
2. 机器人技术:开关磁阻电机在机器人技术中具有重要的应用价值,能够实现精确的运动控制,提高机器人的工作效率和精度。
3. 医疗设备:开关磁阻电机在医疗设备中的应用越来越广泛,如手术机器人、医疗影像设备等,可以提供精确的运动控制和定位功能。
高效开关磁阻电机的应用开关磁阻电动机调速系统是新一代无级调速系统,在国外已迅猛发展,在国内已经开始起步。
开关磁阻电动机调速系统以其调速范围宽、启动电流小、启动转矩大、低速性能好、耐用可靠、效率高等优点,被广泛应用于塑料机械、矿山机械、造纸机械、纺织机械、机床、油田采油、泵类、风机、电动车、风力发电等领域,并有后来者居上的趋势。
下面我们分别从工作原理、系统特点、市场应用、现存缺点来对它进行逐一的介绍。
1、工作原理开关磁阻电动机调速系统所用的开关磁阻电动机(SRM)是开关磁阻调速系统(SRD)中实现机电能量转换的部件,也是SRD有别于其他电动机驱动系统的主要标志。
SRM系双凸极可变磁阻电动机,其定、转子的凸极均由普通硅钢片叠压而成。
转子既无绕组也无永磁体,定子极上绕有集中绕组,径向相对的两个绕组联接起来,称为“一相”,SR电动机可以设计成多种不同相数结构,且定、转子的极数有多种不同的搭配。
相数多、步距角小,有利于减少转矩脉动,但结构复杂,且主开关器件多,成本高,现今应用较多的是四相(8/6)结构和三相(12/8)结构。
图1示出四相(8/6)结构SR电动机原理图。
为简单计,图中只画出A相绕组及其供电电路。
SR电动机的运行原理遵循“磁阻最小原理”—‘磁通总要沿着磁阻最小的路径闭合,而具有一定形状的铁心在移动到最小磁阻位置时,必使自己的主轴线与磁场的轴线重合。
图2中,当定子D-D’极励磁时,1-1'向定子轴线D-D'重合的位置转动,并使D相励磁绕组的电感最大。
若以图中定、转子所处的相对位置作为起始位置,则依次给D→A→B→C相绕组通电,转子即会逆着励磁顺序以逆时针方向连续旋转;反之,若依次给B→A→D→C相通电,则电动机即会沿顺时针方向转动。
可见,SR电动机的转向与相绕组的电流方向无关,而仅取决于相绕组通电的顺序。
另外,从图2可以看出,当主开关器件S1、S2导通时,A相绕组从直流电源US吸收电能,而当S1、S2关断时,绕组电流经续流二极管VD1、VD2继续流通,并回馈给电源US。
开关磁阻电机的原理应用1. 什么是开关磁阻电机开关磁阻电机是一种新型的电机,它利用磁电耦合效应来达到转矩输出的目的。
与传统电机相比,开关磁阻电机具有结构简单、体积小、重量轻、效率高等优点,因此在一些特殊的应用领域具有广泛的应用前景。
2. 工作原理开关磁阻电机主要由转子、定子和磁极组成。
其中磁极由软磁性材料制成,可以在磁场中产生不同的磁阻,从而调节电机的输出转矩。
当电流通过定子线圈时,会在转子上产生磁通量。
通过控制磁极的磁阻,可以调节磁通量的路径,从而实现电机的转矩输出。
具体工作原理如下:•步骤1:开始时,电流通过转子线圈。
•步骤2:转子线圈中的电流会在转子上产生磁场。
•步骤3:通过控制磁极的磁阻,可以改变磁场的路径。
•步骤4:根据需要,可以调节磁场的大小和方向,从而实现不同的转矩输出。
3. 开关磁阻电机的应用开关磁阻电机在实际应用中有着广泛的应用领域,以下是一些常见的应用场景:3.1 自动控制系统开关磁阻电机可以用于自动控制系统中,例如自动门控制系统和电梯控制系统。
通过控制电机的转矩输出,可以实现门的自动开关和电梯的升降运动。
3.2 医疗设备开关磁阻电机可以用于医疗设备,例如手术机器人和医疗器械。
由于开关磁阻电机结构简单且体积小,非常适合用于医疗设备中,可以实现精确的运动控制。
3.3 机器人领域开关磁阻电机在机器人领域有着广泛的应用,例如工业机器人和服务机器人。
通过控制电机的转矩输出,可以实现机器人的运动和抓取动作。
3.4 汽车行业开关磁阻电机可以用于汽车行业,例如电动车和智能驾驶系统。
由于开关磁阻电机具有高效率和高可靠性,非常适合用于电动车的动力系统和智能驾驶系统的控制。
3.5 其他领域开关磁阻电机还可以在其他领域中得到应用,例如航空航天、电子设备和家用电器等。
由于开关磁阻电机具有体积小、重量轻和高效率的特点,可以实现精确的控制和节能效果。
4. 总结开关磁阻电机是一种新型的电机,利用磁电耦合效应实现转矩输出。
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。
它的结构简单坚固,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,而转子位置检测器则安装在电机的一端。
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、磁通状态直接受开关控制,故称为开关磁阻电动机。
特征开关磁阻电机结构简单,性能优越,可靠性高,覆盖功率范围10W~5MW的各种高低速驱动调速系统。
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◆其结构简单,价格便宜,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。
◆转子上没有电刷结构坚固,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,控制灵活,易于实现各种再生制动能力。
◆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,如果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,增加了结构复杂性,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,转矩脉动大会体现的更加明显。
如果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,需要加入更加复杂的算法。
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。
结构原理双凸极结构磁阻电机的定子铁芯有六个齿极,转子铁芯有四个齿极,均由导磁良好的硅钢片冲制后叠成。
开关磁阻电机构造[1]与普通电机一样,转子与定子之间有很小缝隙,转子可在定子内自由转动。
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),是向电机提供工作磁场的励磁绕组。
在转子上没有线圈,这是磁阻电机的主要特点。
三相6/4结构工作原理磁阻电动机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,利用齿极间的吸引力拉动转子旋转。
定子六个齿极上绕有线圈,径向相对的两个线圈连接在一起,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。
为方便分析磁路,我们把相对的相分别标为a、b、c相,各相线圈由开关控制电流通断,约定转子启动前的转角为0度。
开关磁阻电机工作原理示意[2]A相线圈接通电源产生磁通,磁力线从最近的转子齿极通过转子铁芯,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;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。
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度时接通B相电源,磁通从最近的转子齿极通过转子铁芯,于是转子继续转动,磁力一直牵引转子转到60度为止。
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,转子继续转动,磁力一直牵引转子转到90度为止。
当转子转到90度前切断C相电源,转子在90度的状态与前面0度开始时一样,重复前面过程,接通A相电源,转子继续转动,这样不停的重复下去,转子就会不停的旋转。
这就是磁阻电动机的工作原理。
上述工作原理决定了如果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。
[2]开关磁阻电机的应用近年来,开关磁阻电机的应用和发展取得了明显的进步,已成功地应用于电动车驱动、通用工业、家用电器和纺织机械等各个领域,功率范围从10W到5MW,最大速度高达100000 r/min。
电动车应用开关磁阻电机最初的应用领域就是电动车。
目前电动摩托车和电动自行车的驱动电机主要有永磁无刷及永磁有刷两种,然而采用开关磁阻电机驱动有其独特的优势。
当高能量密度和系统效率为关键指标时,开关磁阻电机变为首选对象。
SRD开关磁阻电机驱动系统的电机结构紧凑牢固,适合于高速运行,并且驱动电路简单成本低、性能可靠,在宽广的转速范围内效率都比较高,而且可以方便地实现四象限控制。
这些特点使SRD开关磁阻电机驱动系统很适合电动车辆的各种工况下运行,是电动车辆中极具有潜力的机种。
SRD的最大特点是转矩脉动大,噪声大;此外,相对永磁电机而言,功率密度和效率偏低;另一个缺点是要使用位置传感器,增加了结构复杂性,降低了可靠性。
因此无传感器的SRD也是未来的发展趋势之一。
其优点主要表现在以下几个方面:(1)开关磁阻电机不仅效率高,而且在很宽的功率和转速范围内都能保持高效率,这是其它类型驱动系统难以达到的。
这种特性对电动车的运行情况尤为适合,有利于提高电动车的续驶里程。
(2)开关磁阻电机很容易通过采用适当的控制策略和系统设计满足电动车四象限运行的要求,并且还能在高速运行区域保持强有力的制动能力。
(3)开关磁阻电机有很好的散热特性,从而能以小的体积取得较大的输出功率,减小电机体积和重量。
(4)通过调整开通角和关断角,开关磁阻电机完全可以达到它激直流电机驱动系统良好的控制特性,而且这是一种纯逻辑的控制方式,很容易智能化,从而能通过重新编程或替换电路元件,方便地满足不同运行特性的要求。
(5)开关磁阻电机无论电机还是功率变换器都十分坚固可靠,无需或很少需要维护,适用于各种恶劣、高温环境,具有良好的适应性。
纺织工业应用近十多年来我国纺织机械行业的机电一体化水平有了较明显的提高,在新型纺织机械上普遍采用了机电一体化技术。
这项技术的内容包含了先进的信息处理和控制技术,即以计算机为核心,有PLC、工控机、单片机、人机界面、现场总线等组成的控制系统;先进的驱动技术,有变频调速,交流伺服,步进电机等;检测传感技术和执行机构;精密机械技术等。
棉纺织设备较有代表性的机电一体化产品,例如新型的粗纱机、分条整经机、浆纱机等。
其中,无梭织机的主传动技术也有了新的突破:采用开关磁阻电机作为无梭织机的主传动带来许多好处,减少传动齿轮、不用皮带和皮带盘,不用电磁离合器和刹车盘,不用寻纬电机,减少了这些机械结构直接的减小了转动惯量,减小能耗。
同时因为开关磁阻电机的能量转化效率高,能使织机节能10%等优点,国内已有开关磁阻电机和驱动器的产品(北京中纺机电研究所,目前还在与无梭织机主机厂合作,共同开发应用技术,希望能尽快取得成功,填补国内空白)。
而浙江中自机电控制技术有限公司,目前已经研发成功开关磁阻电机的驱动系统,成功运用于无梭织机上,在主机厂运转性能良好,达到国际先进水平。
风电行业应用普通的发电机,如如异步发电机、感应发电机、永磁发电机要输出固定电压,其转速也须固定。
而风速是时刻变化的,所以风轮机的转速必须固定不变,导致网通利用效率低下。
显然,如果使用变速发电机就能提高风能利用效率(即变速恒频发电系统),而开关磁阻电机正满足了这样的要求。
开关磁阻发电机用于风力发电有如下优势:1、可以方便的发出电压恒定的直流电,尤其对于它励方式,输出电压直接由励磁电压决定,而与转速无关。
在自励方式下,也可以通过自身的控制器实现电压恒定。
2、开关磁阻发电机结构简单,转子上无刷、无绕阻、无永久磁体,因此成本低廉;不存在铜耗,发电效率高;同时转子的转动惯量小,启动转矩低,动态响应好。
低频时不会出现像变频供电的感应电机在低频时出现的不稳定和振荡问题。
因此即使在网速较低的情况下,通过合理的设计,也可以在风力直接驱动下实现较高的发电效率,从而省去了齿轮箱。
3、开关磁阻发电机具有优良的高速性能,能够在宽广的速度范围内稳定运行,因而可以适应不同网速的要求,高效的利用网通。
4、开关磁阻发电机可控参数多,如开通角,关断角,直流斩波限,励磁电压等,可方便的实现比较复杂的控制策略。
5、开关磁阻发电机具有自励能力,只需要小容量的直流起励电源,就可以自动建立电压。
若与蓄电池构成互补系统,更可以体现分时励磁和发电的优势。
6、开关磁阻发电机各相在物理和电磁上相互独立,即使缺相的情况下,仍可维持工作,具有很强的容错能力。
焦炭工业应用开关磁阻电机(SRD)因其起动力矩大、起动电流小,可以频繁重载起动,无需其它的电源变压器,节能,维护简单,特别适用于矿井输送机、电牵引采煤机及中小型绞车等。
90年代英国已研制成功300kW的开关磁阻电机,用于刮板输送机,效果很好。
我国已研制成功110kW的开关磁阻电机用于矸石山绞车、132kW的开关磁阻电机用于带式输送机拖动,良好的起动和调速性能受到工人们的欢迎。
我国还将开关磁阻电机用于电牵引采煤机牵引,运行试验表明新型采煤机性能良好。
此外还成功地将开关磁阻电机用于电机车,提高了电机车运行的可靠性和效率。
家电行业应用随着人们生活水平的提高,洗衣机已逐渐深入千家万户,洗衣机也经历了手动机械洗衣机、半自动洗衣机、全自动洗衣机的发展过程,并不断智能化。
洗衣机电机也由简单的有级调速电机发展为无级调速电机。
开关磁阻电机由于低成本、高性能、智能化已开始应用于洗衣机,在美国高档洗衣机中已小批量采用,并取得明显的优点:(1)很低的洗涤速度。
(2)良好的衣物分布性。
(3)滚筒平衡性好。
(4)快速安全停机。
(5)软起动。
(6)电流限幅。
(7)最大速度高,低速转矩大。
(8)机械特性易调整。
(9)对水温、水流等易于智能控制。
开关磁阻调速电机控制器控制器通过电子电路控制功率开关器件的导通与关断,功率开关器件又控制电动机各相绕组的导通与关断,从而使电动机旋转,旋转方向与电流方向无关。
通过控制绕组导通与关断的顺序,可以控制电动机的旋转方向,通过控制绕组的电流及开通与关断角度可以控制电动机的转速。