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开关磁阻电机的特点
开关磁阻电机的特点
开关磁阻电机是由定子及转子组成，它的转子采用两端接续线的形式，经过调节磁化率的改变，因而实现不同转矩目标的变化，从而实现调节转速的功能。
下面就来介绍一下开关磁阻电机的特点：
1、调速性能好：开关磁阻电机采用磁化率可调的转子结构，可以实现不同转矩目标的调节，从而实现调速的功能，调速性能良好。
2、转速范围宽：开关磁阻电机的磁化率调节能够改变转矩及转速，因此其转速范围更宽。
3、制造简单：开关磁阻电机只需将磁极组装到转子上，因此制作起来比较简单。
4、噪声低：开关磁阻电机利用开关状态来改变转子磁化率，因此其噪声要低于普通电机。
5、功率低：由于开关磁阻电机的磁化率可以通过调节来改变转矩, 因此其功率要比普通电机低。
以上就是开关磁阻电机的特点，总的来说，开关磁阻电机的调速性能好、制造简单、噪声低、功率小，是相对理想的选择。
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开关磁阻电机研究的背景及意义一、项目目的与意义开关磁阻电机设计及其在矿山机械中的应用研究项目属于《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020）》中工业节能（机电产品节能）、基础件和通用部件的重点支持领域，同时符合《湖南省加快培育和发展战略性新兴产业总体规划纲要》高效节能制造产业中节能电机重点发展领域。
开关磁阻电动机(SRD)调速系统是基于计算机和电力电子技术的控制器及开关磁阻电动机的新型调速系统，由开关磁阻电动机与微机智能控制器两个部分组成。
开关磁阻电动机调速系统的突出特点是效率高、节能效果好、调速范围广、无启动冲击电流、启动转矩大、控制灵活，此外还具有结构简单、坚固可靠、成本低等优点。
除可以取代已有的电气传动调速系统(如直流调速系统、变频调速系统)外，开关磁阻电动机调速系统还十分适用于矿山井下机电设备需要重载启动、频繁启动、正反转、长期低速运行的应用场合，如无极绳牵引车、电牵引采煤机、刮板输送机等。
据有关资料统计，我国煤矿辅助运输职员约占井下职工总数的1/3，且矿井每采百万吨煤需要1200 ~ 1500名职工从事辅助运输，用工量是发达国家的7 ~ 10倍。
其主要原因就是我国煤矿辅助运输系统落后，效率太低，大多数煤矿的辅助运输系统仍然是小绞车、小蓄电池机车等多段分散落后的传统方式，严重影响矿井生产效率和煤矿安全生产。
随着当前大中型矿井的建设，矿井辅助运输设计与选型是矿井建设的重要课题之一，提高矿井辅助运输的装备水平对确保矿井生产产量进步具有极其深远的意义。
目前，我国矿用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动机调速。
交流变频技术硬件成本较高、控制电路复杂且不宜进行维护和维修，特别是国内的公司现在还未能很好地掌握变频器核心技术，产品基本上依靠国外进口，不能针对矿井特殊的应用条件将变频器加以改进和设计，较难适应矿用要求。
开关磁阻电动机调速系统作为后起之秀，具有伺服系统的高性能和普通调速系统的价格，性价比非常高，这是交流变频调速系统根本无法比拟的，SRD和变频调速的综合效率比较如下表：表1 SRD和变频调速的综合效率比较开关磁阻电机调速系统作为我国节能电机领域中重点推广的发展技术，还关系着我国民族产业的兴旺发展。
城市混合动力公交车推广模式与应用分析摘要：本文主要介绍了国内混合动力车的发展与应用状况，论述了混合动力电动汽车研究方向，介绍了城市混合动力公交车应用方案，重点是混合动力公交车推广模式与应用分析，最后对项目方案的可行性进行了分析。
关键词：混合动力电动汽车；城市混合动力公交车；应用方案【中图分类号】u469.721.混合动力车背景概述世界各国都面临着严重的能源与环境问题，作为现代社会人们代步工具的汽车，是造成当前严重的环境问题和能源危机的罪魁祸首。
然而随着社会的发展，人们对汽车的需求也日益增加，汽车保有量也急剧上升。
在这需求增长与环境恶化的冲突背景下，人们不得不开始寻找可以解决两者之间矛盾的经济环保型汽车即新能源汽车。
它主要包括电动汽车（纯电动汽车，混合动力电动汽车hev （hybrid-electric vehicle），燃料电池汽车和新燃料汽车（天然气汽车和生物燃料汽车））。
它们与传统内燃机汽车的区别在于它们不仅具有良好的经济性，而且又能满足不断提高的排放法规对排放污染物的限值要求。
从长远的发展趋势来看，纯电动汽车将是社会发展的理想交通工具，它具有零排放，噪声小，生产成本低以及能够回收行驶过程中的制动能量的特点，这是其他汽车无法匹敌的优势。
由于当前技术发展的局限性，还没办法解决纯电动汽车中的一些关键问题—快速充电技术、续驶里程短、循环使用寿命小。
混合动力就是指汽车使用汽油驱动和电力驱动两种驱动方式，优点在于车辆启动和停止时，只靠发电机带动，不达到一定速度，发动机就不工作，因此，便能使发动机一直保持在最佳工况状态，动力性好，排放量很低，而且电能的来源都是发动机，只需加油即可。
混合动力电动汽车不用像纯电动汽车那样需要建设大量的充电站，并且结合了纯电动汽车和内燃机汽车的各自优势，使其不仅具有良好的排放性能和经济性而且充分发挥了内燃机的优势-良好的动力性。
能够弥补纯电动汽车当前无法克服的问题，因此 hev 是当前最具有市场化和产业化前景的新能源汽车。
大庆石油学院学报第29卷第1期2005年2月JOURNAL OF DAQING PET ROLEU M INS TIT UT E V o l.29No.1Feb.2005收稿日期:2004-04-29;审稿人:段玉波;编辑:陆雅玲作者简介:付光杰(1962-),女,教授,主要从事电力电子与电力传动方面的研究.SRM 控制方式及其在电动车驱动中的应用付光杰1,全星慧1,刘 丰2,牟海维3,姜凤军4( 1.大庆石油学院电气信息工程学院,黑龙江大庆 163318; 2.南方航空公司黑龙江分公司哈尔滨航修厂,黑龙江哈尔滨 150070; 3.大庆石油学院电子科学学院,黑龙江大庆 163318; 4.大庆油田有限责任公司第九采油厂,黑龙江大庆 163454)摘 要:基于开关磁阻电机的线性模型对其电流斩波控制(CCC)、角度位置控制(APC)和脉冲宽度调制控制(PWM )3种控制方式做了仿真分析.根据仿真结果,提出一种适合于电动车驱动的开关磁阻电机复合控制方案,并将该控制方案应用于驱动电动摩托车的1kW 开关磁阻电机调速系统中,系统在额定转速范围内,转速精度可控制在1.0%以内,取得较好的控制效果.关 键 词:开关磁阻电机;控制方式;电动车中图分类号:TM 922.72 文献标识码:A 文章编号:1000-1891(2005)01-0081-04电动车的核心是电力驱动及控制系统,历史上曾广泛采用直流电机调速系统,但该系统存在换向火花、功率及效率较低、维护保养工作量大,正逐渐被直流无刷电动机、开关磁阻电机和异步电动机等调速系统所取代.目前,开关磁阻电机调速系统(SRD)以其可靠性高、控制简便灵活、成本低、制动性能好、运行效率高等优点,逐渐应用于电动车的驱动[1,2].笔者对开关磁阻电机(SRM )的3种控制方式做仿真研究,提出了一种驱动电动车的复合控制方案.1 开关磁阻电机控制方式的仿真开关磁阻电机的可控参数为定子绕组电流与电压、开通角与关断角.主要有3种控制方式[3].1.1 电流斩波控制(CC C)CCC 一般应用于电机低速区,是为限制电流超过功率开关元件和电机允许的最大电流而采取的方法.具体方法为保持电机的开通角 on 、关断角 off 不变,通过主开关的导通和关断,将相电流限制在给定的上、下限之间,并以此来控制电机的转矩.文中对CCC 控制方式做了仿真,不同参考电流对应的输出总转矩见图1.由图1可知,电流斩波限的改变可以调节电机的输出转矩,并且在一定的速度范围内输出转矩随着电流斩波限的增加而增加.不同参考电流对应的角速度响应曲线见图2.图1 不同参考电流对应的输出总转矩图2 不同参考电流对应的角速度曲线1.2 角度位置控制(APC)APC 是电压保持不变,通过改变开通角 on 和关断角 off 调节相电流的形状,来调控电机转矩和转速,其适合于电机高速区.不同开关角所对应的电机输出总转矩和角速度曲线见图3,4.由图3,4可知, off 影响电机的出力,off 过小,相电流过早截止,电机出力小; off 过大,续流电流产生的制动转矩大. on 主要影响相电流的幅值,减小 on ,电源供电时间加长,相电流幅值增大,相电流脉动较大,电机噪声增加,系统稳定性较差,而且对峰值电流敏感的GT R,MOSFET ,IGBT 全控型自关断器件也不利.若 on 过大,在电感有效工作区域前相电流未能迅速建立,将影响电机的出力.图3不同开关角的电机输出总转矩图4 不同开关角的角速度曲线1.3 脉冲宽度调制控制(PWM)图5 不同占空比时的总转矩PWM 是对直流电源实施斩波,调节相绕组的供电电压,实现对开关磁阻电机的调速控制.通过调节占空比D,可以较容易地控制电机在低速、空载下运行.固定开关角改变占空比时电机输出的总转矩见图5.由图5可见,改变D,可以调节电机的输出转矩和电机转速.2 开关磁阻电机用于电动车驱动的控制方案在电动车的应用中,为适应不同的负载,以及复杂的路况条件,电机的输出功率或输出转矩成为控制的目标[4].开关磁阻电机的控制就是合理地改变控制参数,以达到电机输出功率或输出转矩的要求[5,6],而各种控制方式具有不同的控制效果.因此,驱动车辆的开关磁阻电机不应采用单一的控制方式,而是采用多种方式的混合控制模式.2.1 电动摩托车控制系统的组成及速度调节器的设计电动摩托车控制系统框图见图6,该设计用于驱动电动摩托车的开关磁阻电机复合控制方案.该系统中采用速度闭环控制,速度调节器为比例因子自调整模糊控制器,见图7.由于模糊控制与常规控制一样,其动、静态特性之间存在一定的矛盾,采用固定的参数难以获得良好性能.为改善模糊控制器的性能,可根据系统的速度误差和误差变化等信息对控制器的参数进行在线修正.若同时调整比例因子G U,量化因子GE 和GE C 3个参数会使控制算法复杂,减弱控制系统的实时性.从图7可以看到,比例因子G U 直接影响输出量,同时也能调整GE 和GEC.因此,文中选择离线整定GE 和GEC ,在线调整G U 的方法来改善系统的动、静态性能.大 庆 石 油 学 院 学 报 第29卷 2005年图6电动摩托车驱动系统框图图7 SR M 比例因子自调整模糊控制器框图2.1.1 输入、输出量的整数论域和量化因子设计设SRM 的转速偏差e(e =设定值-实测值)、转速偏差变化 e ( e =e i -e i -1)、控制器输出增量U 对应的论域等级分别为{-7,-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6,7}.实际的SRD 系统,e 或 e (记为x )的变化并非在[-7,7],而是在[a,b],可通过下式变换:y =14b -a (x -a +b 2).(1)将[a,b]变化的变量x 转化为[-7,7]的变量y ,量化因子GE 和GEC 均为14/(b -a).2.1.2 隶属度函数与语言变量的确定SRM 的转速偏差、转速偏差变化、控制量的模糊量的语言值分为7档,即{负大(NL ),负中(NM ),负小(NS ),零(ZE ),正小(PS ),正中(PM ),正大(PL )}.模糊子集的隶属度函数是由三角形函数模糊化转速偏差的模糊量E 、转速偏差变化的模糊量EC 而确定.2.1.3 模糊控制规则的设计及模糊判决模糊控制器的控制规则是基于专家或操作者的经验和技能得出的[7,8].采用人工的控制经验,即根据系统阶跃信号的响应确定,得出模糊控制规则表.本系统中采用重心法即加权平均法实现模糊判决(反模糊化).设输出控制量u 的语言变量对应的论域元素为c 1,c 2,c 3, ,c n , (i)为输出元素的隶属度,则精确控制量u 为u =n i=1 (i)!c i n i=1c i .(2)2.1.4 比例因子G U 的调整规则当误差E 和误差变化EC 较大时,控制系统主要是完成减小误差,加快动态过程,这时应取较大控制量,即增大G U;当E 和EC 较小时,系统接近稳定值,这时应减小G U,达到稳态误差小的要求.2.2 电动摩托车的驱动控制方案依据开关磁阻电机的转速,将电机的运行状态分为启动模式(1500r min -1以下)和运行模式(1500r m in -1以上),其中,运行模式又分为电动模式和制动模式.2.2.1 启动模式及运行模式的控制启动模式为固定导通区域0∀~30∀导通相绕组的方式.即启动时,单片机不断地查询捕捉/比较模块口上的电平组合,按规律分别导通各相绕组,相绕组电流检测值通过AD 转换通道送入单片机,并与设定的电流上、下限做比较,高于上限则关断主开关器件,低于下限则导通主开关器件,由CEX4口(设置为高速输出方式)输出,实现电流斩波控制.电机达到一定的转速后,由启动模式转为运行模式,根据位置传感器的反馈信号可得到从非轴端看逆时针控制规律,见表1.按照此规律,触发、关断各相绕组即可完成对SRM 的启动0∀~30∀定角度控制.第1期 付光杰等:S RM 控制方式及其在电动车驱动中的应用表1 从非轴端看逆时针控制规律中断标志电平组合导通相关断相CCF0CC F1CCF2CCF3P Q 100011D A B C 000110A B C D 010000B C D A 001001C D A B 运行模式为PWM 控制方式.单片机定时采样,由转子位置传感器获得的反馈速度与由键盘敲入的给定速度比较,误差经速度调节器调节,再经软件处理,转换成PWM 脉冲的脉宽控制参数.微机控制器根据转子位置控制对应相绕组的导通或关断,输出对应的PWM 脉冲,经功率变换器,实现对SRM 的控制.为简化硬件电路,PWM 控制、速度检测、调节器均由软件实现;为提高过流保护动作的快速性,采用硬件过流保护电路.在制动运行时,电动摩托车低速运行时的动能很小,且低速时CEX n(n =0,1,2,3)口信号不易测量,故首先判别模式.当电机处于启动模式或转速低于1500r min-1时,采用关CEX n(n =0,1,2,3)口,结合机械制动的方式制动;而在(1500~6000)r m in-1,则采用PWM 控制与机械制动方式相结合制动.2.2.2 实验结果通过对电动摩托车驱动系统的设计与控制方案的实验,测得该系统的动、静态特性较优良,具有较好的负载启动性能,见图8.系统在1000r m in -1运行时,在1.0s 和1.5s 分别加载和卸载的响应曲线见图9.系统在额定转速范围内,转速精度控制在1.0%以内,达到了控制要求.图8 电动摩托车驱动系统的负载起动曲线图9 电动摩托车驱动系统的响应曲线3 结束语开关磁阻电机灵活多样的控制方式及优良的控制特性适合于电动车的驱动.此研究对驱动电动车的开关磁阻电机控制方案的制定以及其它应用具有指导意义.将设计的复合控制方案应用于实验样机,各种性能达到令人满意的结果,具有推广价值.参考文献:[1] 张金平,张奕黄.电动汽车用开关磁阻电机的DSP 控制系统[J ].电机电器技术,2002,26(4):2-4.[2] 杨岳峰,孙即明,张奕黄.开关磁阻电机控制系统在电动汽车中的应用[J].机电工程,2004,21(3):17-20.[3] 王宏华.开关型磁阻电动机调速控制技术[M ].北京:机械工业出版社,1999.45-64.[4] Asaii B,Gosd en D F,Sathiakumar S.A sim ple high efficient torqu e con trol for the electric veh icle induction machin e drives w ithout ashaft encoder [J].IE EE PES C,1998,2(12):778-784.[5] 郑洪涛,蒋静坪.基于转矩矢量控制的开关磁阻电机转矩脉动控制[J].微特电机,2002,32(1):15-17.[6] E hsani M ,Rahman M A,T oliyat H A.Pr opu lsion s ystem design of electric and hyb rid vehicles [J].IEEE ,Transactions on IndustrialE lectron ics,1997,44(1):14-18.[7] 张志远.采用模糊控制技术的开关磁阻电机调速系统[J].微特电机,2004,34(1):21-23.[8] 于 霞,宋凌锋,陈学允.多变量模糊控制系统的设计与仿真[J].大庆石油学院学报,2001,25(1):41-43.大 庆 石 油 学 院 学 报 第29卷 2005年Abstracts Journal of Daqing Petroleum Institute Vo l.29 No.1 Feb.2005 Key words:multicast;co ng estio n co ntrol;congestion avoidanceDesign of robust fault-tolerant H#control systems based on LMI/2005,29(1):78-80SH A O Ke yo ng,ZH OU Luan jie,ZH ANG H ui zhen,ZH AO Wan chun,DUAN Yu bo(E lectr icity and I nf or mation Engineer ing College,Daqing P etr oleum I nstitute,D aqing,H ei long j iang163318,China)Abstract:In this paper,robust fault-to lerant H#contro l for linear uncertain sy stems is studied.Based on LM I and Lyapuno v metho d,a sufficient condition of r obust stability fo r linear uncer tain system s w ith sensor failure is presented.A numerical ex amples are giv en to illustr ate the design procedur e and its ef fectiveness.Key words:uncertainty;sensor failure;robustness;fault-tolerant co ntro l;LM ISRM control and its application to the driving of electric vehicle/2005,29(1):81-84FU Guang jie1,QUAN Xing hui1,LIU Feng2,M U H ai w ei3,JIA NG Feng jun4(1.E lectr icity and I nf or mation E ngineer ing College,Daqing P etr oleum I nstitute,Daqing,H ei long j iang163318,China;2.H ar bin A reonautical Facility Rep air F actor y,South Air line Comp any, H arbin,H eilongj iang150070,China;3.Electronic Science College,D aqing P etroleum I nstitute, Daqing,H eilong j iang163318,China;4.Oil R ecover y P lant N o.9,Daqing Oil Field Cor p.L td., Daqing,H eilong j iang163454,China)Abstract:T he paper mainly analyzes three contr ol methods:Curr ent Chopping Control,A ng ular Posi tion Control and Pulse Width M odulation contro l based on sw itched reluctance m otor linear m odel.A c cording to simulation results,a co mpo und contro l scheme of sw itched reluctance m otor applied to elec tric vehicle is presented and applied to1KW SRM w hich dr iv es electric mo to rcy cle,and achiev es go od control perform ance.Key words:sw itched reluctance motor;contro l m ethod;electric vehicleOptimal choice of fuzzy rules in neuro fuzzy systems/2005,29(1):85-88GU AN Xue zhong1,H AN Cai x ia1,H AN Zhen zhou2(1.E lectr icity and I nf or mation E ngineer ing College,Daqing P etr oleum I nstitute,Daqing,H ei long j iang163318,China;2.Oil Recover y P lant N o.2,Daqing Oil F ield Cor p.L td.,D aqing,H ei long j iang163459,China)Abstract:In view of the sho rtcom ings in obtaining the fuzzy rules on fuzzy neural netw ork system,w e sugg est some im pro vem ent on the m ethod.The impr oved m ethod is mo re reasonable than ev er befo re so far as the choice of cluster ing radius and focus is concerned.The simulation result pr oves the validity o f the im prov ed m ethod co mpared w ith the o ld one.The neural fuzzy system designed w ith the improved control rules is mo re self-adaptiv e.Key words:neural netwo rk;fuzzy co ntro l;fuzzy rules;clustering;optimizationGlobal optimization algorithm and its application/2005,29(1):89-93CH EN Dong fang1,XUE Ji w ei1,2,ZH A NG Man1(1.Colleg e of Comp uter S cience,Daqing P etroleum I nstitute,Daqing H eilongj iang163318,China;2.Chengdu Comp uter A p p lication I nstitute,Chinese A cademy of Science,Cheng du S ichuan610041,。
电动汽车驱动电机与电机控制器国内外发展现状1、国外驱动电机在新能源汽车上的应用电机方面：全球范围看，有刷直流电机、一般同步电机、感应电机与有刷磁铁电机商品化历史最长，产品更新换代不断，迄今还在应用。
上世纪80 年代开始进入商品化的表面永磁同步电机与1990 年代以来研制开发的开关磁阻电机、内置式永磁同步电机以及最新的同步磁阻电机相继进入市场，并在电动汽车与混合动力汽车上获得应用。
根据电动汽车、混合动力车车型的开发应用年代，日本的产业水平与市场偏好，成本核算等方面考虑，先采用感应电机，而近几年来在批量生产的日本电动汽车车型上以采用永磁同步电机为主流。
近年来美、欧开发的电动汽车多采用交流感应电机。
其主要优点是价格较低，性能可靠；缺点是起动转矩小。
日本近年来问世的电动汽车与新型混合动力车大多采用永磁电机。
其主要优点是效率比交流感应电机高，但价格较贵。
永磁材料耐热温度低于120℃，而开关磁阻电机(SRM：Switched Reluctance Motor)结构新型、简单、起动性能好，无大的冲击电流，但噪声大。
驱动电机系统的驱动方式与控制方面：车辆的电机驱动系统的驱动方式可分为集中驱动与车轮独立驱动。
集中驱动结构简单，可以沿用内燃机汽车的部分传动装置，是目前应用最多的电驱动方式，容易处理电机冷却、防振以及电磁干扰等问题。
但是集中驱动传动系统复杂、传动效率低，不能对两侧驱动轮转矩进行单独控制，影响车辆的操纵稳定性。
车轮独立驱动的范例是三菱汽车公司应用开发的轮毂电机电动汽车，和日产汽车公司开发的轮毂电机电动汽车。
车轮独立驱动的优点是简化传动系统，布置方便；由于每个电机可以单独控制，能实现车轮驱动力的单独调节和施加横摆力矩控制，容易实现车辆底盘系统的电子控制，改善车辆驱动性能和行驶性能。
但轮毂电机驱动系统会使车轮质量过大，对于整车动力性能造成影响，还可能带来其它问题，如电机散热、防水、防尘难度大等。
正因为上述问题，三菱在推出新一代电动汽车“iMiEV”时，不再采用轮毂电机，仍采用集中驱动系统，驱动电机采用永磁电机。
混合动力城市客车新技术、新结构系统说明BJ6127PHEVCA-2北汽福田汽车股份有限公司2016年6月目录1、混合动力城市客车动力系统的构型2、混合动力城市客车关键技术开发3、混合动力城市客车系统选型计算4、制动能量回馈系统说明5、动力电池参数6、电机及控制系统7、福田混合动力城市客车的特点BJ6127PHEVCA-2混合动力城市客车新技术、新结构整车系统说明1、混合动力城市客车动力系统的构型福田混合动力城市客车采用并联式油电混合动力技术路线，结构如图1所示，它基于成熟和先进的自动离合器和机械式自动变速器(AMT)技术，在自动离合器的输出和自动变速箱的输入之间加入一个高效率低速大扭矩永磁式牵引电动机/发电机，可以根据车辆的实际使用工况进行智能化控制，内燃机和电机既可分别单独驱动车辆, 也可联合动作共同驱动车辆，实现不同的系统工作模式，使车辆经济性及排放处于最佳状态。
这种并联系统提供了串联系统中所没有的冗余操作运行模式，因此，在电机系统出现故障时，仍然可以像传统车一样运行,从而大大提高整车的出勤率。
图1 混合动力城市客车的动力系统构型示意图2、混合动力城市客车关键技术开发2.1、关键部件选型北汽福田欧辉客车公司从2004年开始从事混合动力客车的研发工作，通过考察、比较国内外混合动力系统技术路线的优缺点，确定了立足于自主开发，拥有独立的自主知识产权，走引进消化吸收创新的研发模式。
①技术路线选型通过比较当前串联、并联及混联三种典型技术路线的优缺点，结合计划开发的城市客车使用环境、特点要求，福田汽车选择了可靠性更有保障、性价比更优的并联技术路线。
②自动变速箱技术选型福田汽车通过借鉴国外特别是混合动力客车应用较为普遍的国外市场成功的经验：应用较为成熟的混合动力系统均基于一个成熟的自动变速箱（AT或AMT）技术基础，如美国商用车应用最多的基于ALLISON AT技术基础的ALLISON EV(EP40和EP50) 混合动力系统、基于AMT 技术基础的EATON HYBRID系统等；反观国内制约混合动力客车应用推广的技术瓶颈恰恰正是没有一套成熟的自动变速箱技术，同期通过比较AT与AMT的性能价格比，相（近）同扭矩条件AT一般为AMT价格的2.5～3倍，结合国内产品市场潜在的消费能力，福田汽车确定了选择基于AMT技术基础构建混合动力系统的基本思路。
密级：内部三相6/4极开关磁阻电机转矩特性分析与优化设计Analysis and Optimal Design of Torque Characteristics of Three-phase 6/4 Pole SwitchReluctance Motor学院：电气工程学院专业班级：电气工程及其自动化1003班姓名：陈运楷指导教师：张殿海（讲师）2014年6月摘要近年来随着电力电子技术和控制技术的发展，诞生了一种新的特种电机—开关磁阻电机。
该电机具有结构简单、调速性能优良、成本低廉、可靠性高、起动转矩大、效率高等优点。
因此，被广泛应用于牵引传动、通用工业、家用电器等众多领域。
然而，由于开关磁阻电机的双凸极结构所引起的磁路非线性和饱和效应以及特殊的供电方式，与传统的电机相比存在着振动和噪声大的缺点，这就大大限制了开关磁阻电机向更多应用领域的拓展。
因此为了得到更好的开关磁阻电机的动静态性能，如何降低转矩脉动和抑制噪声已经成为今后开关磁阻电机控制系统的研究重点。
首先根据开关磁阻电机的运行机理，以三相6/4极开关磁阻电机作为分析模型，利用ANSOFT软件中的Maxwell模块完成电机的建模和分析。
其次通过修改开关磁阻电机转子极弧系数以及在转子表面开口的方法，改善电机的输出转矩特性。
结合MATLAB软件分析修改转子对平均转矩和转矩脉动的影响。
最后利用实验室自行开发的多目标优化软件对平均转矩和转矩脉动进行多次优化，经过比较后找到最佳解，得到平均转矩提高、转矩脉动下降的结果，达到优化设计的最终目的。
关键词：开关磁阻电机；转矩脉动；平均转矩；优化设计AbstractIn recent years, with the development of power electronic technology and control technology, a new motor called switch reluctance motor, which has so many advantages such as simple structure, excellent performance of speed adjustment, low cost, high reliability, and large starting torque, high efficiency was developed. Therefore, it was applied in many fields such as traction drive, general industrial, and household appliances etc.However, due to the double salient structure of switch reluctance motor which caused nonlinearity of the magnetic circuit and saturation effect as well as the special power supply pattern, compared with the traditional motor the vibration and noise is significant. This feature greatly limited the application of switch reluctance motor to more fields. Therefore, in order to achieve the better dynamic and static performance for the switch reluctance motor, how to reduce the torque ripple and noise has become the hot spot of the future research of switch reluctance motor and its control system.Firstly, according to the operating mechanism of the switch reluctance motor, a three-phase 6/4 pole switch reluctance motor is taken as the analysis model, the torque characteristics is analyzed by utilizing the ANSOFT Maxwell module.Secondly, in the optimization model, the rotor pole arc coefficient and sub-slot on the surface of rotor are taken as the design variables, the torqueripple and average torque are taken as two objective functions. The MATLAB software is applied to calculate the average torque and torque ripple from the Maxwell results.Finally, a multi-objective optimization algorithm which was developed by the laboratory is applied to find out the optimal solution. In order to determine the global optimal solution, the optimization procedure was carried out twice. From the results, the average torque and torque ripple characteristic were improved.Keywords：Switch reluctance motor; torque ripple; average torque; optimal design目录摘要 (I)A bstract........................................................................................................................ I I 第1章绪论 (1)1.1课题背景及意义 (1)1.2课题国内外研究现状及趋势 (3)1.2.1国内发展趋势 (3)1.2.2国外发展趋势 (4)1.3课题主要研究内容 (5)1.4本章小结 (6)第2章开关磁阻电机特点与设计方法 (7)2.1三相6/4极开关磁阻电机的结构与原理分析 (8)2.1.1三相6/4极开关磁阻电机的结构 (8)2.1.2三相6/4极开关磁阻电机的运行原理 (9)2.2开关磁阻电机分析与设计方法 (11)2.2.1 基于Ansoft 的开关磁阻电机有限元分析介绍 (11)2.2.2 转矩脉动、噪声和振动产生的根源 (13)2.2.3 采用的设计方法 (13)2.3本章小结 (14)第3章开关磁阻电机建模 (15)3.1创建电机几何模型 (15)3.1.1创建项目 (15)3.1.2建模过程 (16)3.2材料定义及分配 (21)3.3激励源与边界条件定义及加载 (23)3.4运动选项设置 (27)3.5求解选项参数设定 (28)3.6磁力线与磁密云图 (31)3.7外电路与有限元连接 (33)3.8本章小结 (34)第4章开关磁阻电机优化设计 (35)4.1优化与设计 (35)4.1.1多目标优化简介 (35)4.1.2响应表面的应用 (36)4.2修改转子极弧系数及结构 (37)4.3求解转矩 (38)4.4利用MATLAB求解平均转矩和转矩脉动 (41)4.5优化过程 (44)4.5.1一次优化 (45)4.5.2 二次优化 (46)4.6本章小结 (50)第5章结论 (51)参考文献 (53)致谢 (56)第1章绪论1.1课题背景及意义开关磁阻电机（Switch Reluctance Motor简称SR电机）具有结构简单、转子无绕组、无永磁体、可靠性高等特点，且有控制方式灵活、调速性能好等许多优点。
科技创新导报2020 NO.15Science and Technology Innovation Herald工业技术
科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald67DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2020.15.067
磁流变阻尼器工作原理和工作特性及其在车辆上的应用分析①
谭凌峰 廖禹帆(乐山市特种设备监督检验所 四川乐山 614000)
摘 要：磁流变阻尼器的半主动控制性特征，使得其既不同于非主动控制也有别于主动控制，因而具有这两种控制方式的优点，在其自身的结构和特征上，表现为结构单一、重量小；而在其效果上则体现出耗能少、反应快、阻尼调节的连续性较好，非常符合信息化时代的特征。本文是对磁流变阻尼器的工作原理及特性进行了理论与应用的分析，首先阐述了磁流变阻尼器的工作原理，其次分析了磁流变阻尼器振动控制的类型，然后进行了汽车减振器的应用分析。关键词：磁流变阻尼器 工作原理 应用分析中图分类号：TH113.1 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2020)05(c)-0067-02
①作者简介：谭凌峰（1992，7—），男，汉族，四川乐山人，本科，工程师，研究方向：磁流变阻尼器的应用分析。1 磁流变阻尼器的工作原理传统MR阻尼器的工作原理基本相同，即利用通电线圈。到目前为止，磁流变阻器的动力和驱动模式主要有压力驱动模式、剪切模式和挤压流动模式[1]。压力驱动模式是通过压力的作用，致使磁流变液产生阻尼；剪切模式则是通过磁体两级之间的剪切流动产生阻尼，而挤压流动模式则是磁体两级的相对运动形成挤压，产生阻尼。三种模式的阻尼的产生运动情况如图1所示。在这三种模式中，压力模式是研究时间最长、应用最多，且阻尼力最大的模式，无论是理论还是应用上，都比另外两种模式较多。磁流变阻器的性能主要通过磁流变阻器上的线圈的磁场的变化叠加引起的，在线圈通电后，改变了阻尼器中原有的磁性颗粒的分布规律和变化趋势，形成可以收尾相接的磁流束，磁流束的磁场一方面产生反向的阻力，另一方面限制磁流变液的运动，使得阻尼器的逆向作用进一步加强，从而形成减振的效果。2 磁流变阻尼器的工作特性由于不易利用流变力学理论进行分析，因为本来结构复杂的磁流变体，它的动态阻尼力表现出强非线性的特性。磁流变阻尼器的工作特性与磁流变液工作状态有关系，一般可以分为三种工作特性模型，包括三种类型模式，流动模式、剪切模式和混合模式。
