开关磁阻电机的结构特点

《纯电动汽车构造与检修》在线课程

开关磁阻电机的结构与原理

您的学习任务 学习开关磁阻电机结构与原理，学习开关磁阻电机的拆装。为开关磁阻电机的

维护与保 养打下良好基础。

相关知识 一、开关磁阻电机的结构 开关磁阻电机（Switch Reluctance Machine）具有高起动转矩、高效率、高过

载能力、 可正反频繁无冲击电流起动，可快速制动、可宽范围调速，低运行电流、

低维护费用，结构 简单、坚固，易于制造等特点。使得其在新能源货运车上得到了

大量使用，但开关磁阻电机 所具有的震动较大，噪声大等使得其在新能源轿车中还

没使用。从图 4-20 开关磁阻电机外形 图中可见与与三相交流鼠笼式异步电机最大

的不同是电源进线多了，外部联线方式发生了改 变。本图中采用的是水冷方式，增

加了冷却管路。

图 4-20 开关磁阻电机外形图 从图 4-21 的开关磁阻拆装简图中，可以更清楚的看到开关磁阻的结构，定子绕

组中有多 个绕组，采取一定的接线方式，与定子铁芯一起形成多个磁极。定子的

每个绕组与其所围绕 的铁芯形成一个磁极。磁极是偶数的，两个互差 180°角的

绕组组成一个磁极对。分别代表 磁场的 N、S 极。

图 4-21 开关磁阻拆装简图 转子是由转子轴和转子铁芯所组成。转子上无绕组也

无导条，转子铁芯上有多个突出级，

可为定子磁场提供顺畅的磁路。转子突出极也是偶数的。

a)定子铁芯图 b)定子铁芯与转子组装图 c)定子与

转子组装图 图 4-22 开关磁阻电机组装简图

从图 4-22 中可知，定子的磁极数为 6，而转子的突出极为 4。可见定子磁极与

转子突出 极是不相等的。但定子磁极数与转子突出极数应尽量靠近，不应相差太

大。定子和转子也还 有其它的形式。

a) 12/8 极磁阻电机 b) 4/2 极《纯电动汽车构造与检修》在线课程

磁阻电机 图 4-23 开关磁阻电机不

同磁极图 《纯电动汽车构造与检修》在线课程 在图 4-23 中，a)图中定子磁极为 12 极，但转子突出极只有 8 极。在 b)图中，定子磁极 有 4 极，但转子突出极只有 2 极。在 a)图中定子可以有 6 相定子绕组接线，b) 图中定子绕

开关磁阻电动机原理

资料来源：/zindex01.html

开关磁阻电动机（SR）是近些年发展的新型调速电机，结构简单结实、调速范围宽且性能好，现已广泛用在仪器仪表、家电、电动汽车等领域。

下面通过一个开关磁阻电动机原理模型来介绍工作原理。

双凸极结构

磁阻电机的定子铁芯有六个齿极，由导磁良好的硅钢片冲制后叠成，见下图。

磁阻电机定子铁芯

磁阻电机的转子铁芯有四个齿极，由导磁良好的硅钢片冲制后叠成，见下图。

磁阻电机转子铁芯 与普通电机一样，转子与定子直接有很小缝隙，转子可在定子内自由转动，见下图。

双凸极结构的定子铁芯与转子铁芯

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。

定子铁芯上有励磁绕组

在转子上没有线圈，这是磁阻电机的主要特点。在讲电动机工作原理时常用通电导线在磁场中受力来解释电动机旋转的道理，但磁阻电机转子上没有线圈，也无“鼠笼”，那是靠什么力推动转子转动呢？磁阻电动机则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。 三相6/4结构工作原理

下面通过图示来说明转子的工作原理，下面是磁阻电动机的正视图，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（标有紫色圆点的线端连接在一起），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。在下图标注的A相、B相、C相线圈仅为后面分析磁路带来方便，并不是连接普通的三相交流电。

磁阻电机励磁绕组分布图

在下面有一组磁阻电动机运转原理动画的截图，从中我们将看到磁阻电动机是如何转动起来的。A相、B相、C相线圈由开关控制电流通断，图中红色的线圈是通电线圈，黄色的线圈没有电流通过；通过定子与转子的深蓝色线是磁力线；约定转子启动前的转角为0度。

从左面图起，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异时针转动；中间图是转子转了10度的图，右面图是转到20度的图，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。

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 Reluctanee 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：

N s =2km

N r = N s + 2k

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。

(1-1) 图1-1即为一典型四相8/6结构的SRMfe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 Reluctanee 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

开关磁阻电机的结构特点

开关磁阻电机（Switched Reluctance Motor，简称 SRM）是一种新型的电动机，它具有结构简单、坚固耐用、效率高、功率密度高、调速范围宽等优点，适用于各种工业应用领域。

开关磁阻电机的结构特点主要包括以下几个方面：

1. 定子和转子：SRM 的定子由铁芯和绕组组成，绕组通常采用集中绕组的形式，铁芯上开有齿槽，用于放置绕组。转子由铁芯和永磁体组成，永磁体通常安装在铁芯的表面，以产生磁场。

2. 绕组：SRM 的绕组通常采用集中绕组的形式，每个绕组由多个线圈组成，线圈之间通过导线连接。绕组的数量和排列方式可以根据电机的设计要求进行调整。

3. 齿槽结构：SRM 的定子铁芯上开有齿槽，齿槽的数量和形状可以根据电机的设计要求进行调整。齿槽的作用是产生磁场，同时也可以减小铁芯的涡流损耗。

4. 永磁体：SRM 的转子铁芯上安装有永磁体，永磁体的极性和排列方式可以根据电机的设计要求进行调整。永磁体的作用是产生磁场，同时也可以提高电机的效率和功率密度。

5. 控制器：SRM 需要配备控制器，控制器的作用是控制电机的运行状态，包括转速、转矩、电流等参数。控制器通常采用电子元件实现，如功率晶体管、IGBT 等。

总之，开关磁阻电机的结构特点使得它具有结构简单、坚固耐用、效率高、功率密度高、调速范围宽等优点，适用于各种工业应用领域。