开关磁阻电机性能的研究与优化设计

开关磁阻电机（Switched Reluctance Motor，简称SRM）是一种适用于高速、高效、高可靠性和低成本的电机。它的特点是没有永磁体和绕组，通过磁阻来实现转矩产生。本文将研究SRM的性能，并优化其设计。

首先，我们来分析SRM的性能。SRM的核心是转子和定子，它们之间的间隙被称为磁阻。在运行时，SRM通过改变定子和转子的磁阻来产生转矩，从而驱动负载。与传统电机相比，SRM具有以下优点：结构简单、无永磁体、高效率、高可靠性和低成本。然而，SRM也存在一些问题，如震动和噪音较大、起动困难、转矩脉动等。因此，我们需要对SRM进行研究和优化设计，以提高其性能。

为了研究SRM的性能，我们可以从以下几个方面进行分析。首先是电磁特性的研究。我们可以通过建立数学模型来分析SRM的电磁特性，如磁场分布、磁阻变化和磁通变化等。通过研究这些特性，我们可以了解SRM的工作原理和性能表现。

其次是电气特性的研究。SRM的电气特性包括电流、电压和功率等。我们可以通过实验和模拟来测量和分析这些特性，以了解SRM的工作状态和效果。在研究电气特性时，我们还可以考虑SRM的控制方法，如直接转矩控制（Direct Torque Control，简称DTC）和传统的PWM控制方法等。通过优化控制方法，我们可以提高SRM的响应速度、精度和效率。

第三是热力特性的研究。SRM的工作会产生一定的热量，如果热量无法有效散发，会影响SRM的性能和寿命。因此，我们可以通过热学分析来研究SRM的热力特性，如温升、热阻和散热方式等。通过优化散热设计和材料选择，我们可以降低SRM的温升，提高其工作效率和稳定性。

最后是结构设计的研究。SRM的结构设计直接影响其性能。我们可以通过优化磁路设计、转子形状和定子绕组等方式来改善SRM的性能。同时，我们还可以

考虑使用新材料和新工艺，如磁性复合材料和三维打印技术等，来提升SRM的性

能和制造效率。

总结起来，开关磁阻电机是一种有着很大潜力的电机，具有高速、高效、高可

靠性和低成本的优点。为了进一步提高其性能，我们可以对其进行研究与优化设计。通过分析电磁、电气、热力和结构等特性，我们可以深入了解SRM的工作原理和

性能表现，并通过优化控制方法、散热设计和材料选型等方式来提高其工作效率和稳定性。未来，随着科技的发展和研究的深入，开关磁阻电机将在各个领域得到更广泛的应用。

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

基于有取向硅钢的轴向磁通开关磁阻电机准三维解析分析与设计

基于有取向硅钢的轴向磁通开关磁阻电机准三维解析分析与设计马霁旻;王杜;曲荣海;李健;李新华【摘要】轴向磁通开关磁阻电机定、转子齿形在不同圆周半径上极弧角度变化不一致,利用二维解析法分析该类电机会带来较大误差.该文利用准三维解析法对轴向磁通电机展开径向分层计算,确定电机转子关键位置处的磁链特性.在准三维解析法分析的基础上,利用准三维有限元方法对基于不同铁磁材料的模型进行了比较分析.研究结果和样机测试数据表明:基于有取向硅钢材料的轴向磁通开关磁阻电机定、转子磁极轴线对齐位置处的磁链值可以提高15％,准三维解析法的分层计算精度较高,对于电机初期设计而言,该方法的磁链分析误差从工程上认为是可以接受的. 【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2018(033)017 【总页数】9页(P4069-4077) 【关键词】轴向磁通开关磁阻电机;极弧角度;准三维解析法;有取向硅钢材料;电磁性能【作者】马霁旻;王杜;曲荣海;李健;李新华【作者单位】湖北工业大学电气与电子工程学院武汉 430068;湖北工业大学电气与电子工程学院武汉430068;强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学) 武汉 430074;强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学) 武汉 430074; 湖北工业大学电气与电子工程学院武汉 430068

【正文语种】中文【中图分类】TM352 开关磁阻电机因具有成本低、易维护、可控性高以及容错性好等优点而得到了人们的广泛关注和迅猛发展[1-8]。开关磁阻电机与传统异步电机、直流电机相比具有结构简单、运行可靠性高、起动转矩大、绕组端部短等优点。然而，其磁阻性质的电磁转矩决定了该类电机的转矩密度相对较低，这也是开关磁阻电机进入高性能驱动领域需要面对和解决的问题。所以，本文根据开关磁阻电机的结构特点，通过电机铁磁材料优化选择以及相应的电机拓扑结构优化设计，以期提高电机性能，进一步扩展该类电机的应用场合。一般来说，无取向硅钢片主要应用于各类旋转电机、电子变压器铁心的生产制造中，而有取向硅钢片主要用于变压器、互感器、电抗器、大型发电机等设备的铁心制造。在旋转电机运行过程中，磁通方向会随着转子运动不断变化，如果简单地将有取向硅钢片替代无取向硅钢片运用于旋转电机中，定、转子齿轭结合部磁通方向的剧烈变化将导致电机性能的恶化。目前，国内外许多学者针对有取向硅钢片应用在旋转电机中的问题开展了研究。日本学者T. Tomida等[9]对内嵌式永磁同步电机定子结构进行修改，利用高磁感双取向硅钢片取代传统无取向硅钢片，定子齿模块中的主磁路方向与双取向硅钢片横纹方向基本一致，定子轭部与双取向硅钢片轧制方向一致。得益于高磁感双取向硅钢片在两个垂直方向上的高磁导率和低铁耗，电机效率可提高2%[9]。法国学者S. Lopez等[10]提出一种硅钢片叠压方式，使晶粒取向硅钢片的轧制方向尽量与定子磁路方向保持一致，从而获得最优的励磁电流和铁心损耗。日本学者K. Fujisaki等[11]将晶粒取向硅钢片切割成独立的定子齿和轭部，提出了一种新型电机并将其命名为“磁各向异性电机”，通过对电机参数进行优化，使该电机比同等条件下传统无取向硅钢材料电机的铁心损耗降低了43%，

开关磁阻电机的基本了解

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。

开题报告-开关磁阻电机数字控制系统设计

开题报告-开关磁阻电机数字控制系统设计开题报告电气工程及自动化开关磁阻电机数字控制系统设计一、前言开关磁阻电机结构简单、成本低、容错性高、功率密度高能够高速运行，并且它能方便地实现起动和发电双功能，因此，目前越来越广泛的应用于航空和汽车上的起动／发电系统。开关磁阻电机具有很大的发展潜力。二、主题（一）、开关磁阻电机的发展概述“开关磁阻电机”一词源于美国学者S.A.Nasar 1969年所撰论文，它描述了这种电机的两个基本特征：开关性和磁阻性。20世纪80年代以来，越来越多的学者开始关注开关磁阻电机，并对此进行了大量的研究。美国空军和GE公司联合开发了航空发动机用SRD电机系统，有30KW、270V、最大转速为52000r/min和250KW、270V最大转速为23000r/min两种规格。加拿大、前南斯拉夫在SR电机的运行理论电磁场分析上做了大量研究工作。一些学者还研究了盘式SRM/外转子式SRM、直线式SRM和无位置传感器SRM等新型结构的电机。 1984年开始，我国许多单位先后开展了SR 电机的研究工作且SRM被列入中小型电机“七五”科研规划项目。在借鉴国外经验技术的基础上，我国的SR电机研究技术进展很快。近

年来，中国在开关磁阻电机的研发方面取得了很大的进步例如南京航空航天大学开发了 3KW、6KW 及 7.5KW 三套原理样机，电机采用的是风冷形式。但在大功率方面的研究还很少，仅有原理样机方面的仿真。（二）、开关磁阻电机的优缺点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。使得开关磁阻电机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）。其结构简单，价格便宜，电机的转子没有绕阻和磁铁。（1）转矩方向与电流方向无关，只需单方相绕阻电流，每相一个功率开关，功率电路简单可靠，可降低系统成本。（2）易于实现各种再生制动能力。（3）定子线圈嵌装容易，热耗大部分在定子，易于冷却，效率高，损耗小，允许有较大的温升。（4）转子上没有电刷，结构坚固，适用于危险环境，控制灵活。（5）调速范围宽，控制灵活并且输出效率很高。（6）电机的绕组电流方向为单方向，控制电路简单，具有较高的经济性和可靠性，转子的转动惯量小，有较高转矩惯量比。

开关磁阻电机电感曲线

开关磁阻电机电感曲线开关磁阻电机电感曲线解析与应用 1. 引言在现代工业和电子领域，电机是不可或缺的设备之一。在电机中，开关磁阻电机是一种新型的驱动方式，具有高效能、高性能和高可靠性的特点。而了解开关磁阻电机的电感曲线，对于深入理解其工作原理和优化其性能具有重要意义。 2. 开关磁阻电机概述开关磁阻电机是一种基于磁阻原理的驱动方式，它使用一个转子和一个定子来实现电机的运动。其独特之处在于通过改变电路中的磁路特性来驱动电机，从而实现高效能和高速度的转动。 3. 电感曲线的含义电感曲线描述了电感器件随时间变化的电感值。在开关磁阻电机中，电感曲线反映了电机磁场的变化规律以及电机在不同负载条件下的性能表现。了解电感曲线有助于我们判断电机的动态特性，优化控制策略，提高电机的工作效率和响应速度。 4. 电感曲线的测量方法

为了获得开关磁阻电机的电感曲线，我们可以使用霍尔传感器或者磁阻传感器来测量电机磁场的变化。通过采集和记录电感数据，我们可以绘制出电感曲线，并分析其中的变化规律。 5. 电感曲线的特点在电感曲线中，我们可以观察到以下几个特点： (1) 开关磁阻电机电感曲线是非线性的，其形状和斜率会随着工作条件的变化而改变。 (2) 曲线的斜率反映了电机的动态响应能力，斜率越大，电机的响应速度越快。 (3) 曲线的峰值和谷值反映了电机的磁场变化幅度，峰值越高，说明电机的磁场变化越大。 6. 电感曲线的应用电感曲线在开关磁阻电机的控制和优化中起着重要的作用。通过分析电感曲线，我们可以确定最佳的控制策略，提高电机的效率和性能。电感曲线也可以帮助我们判断电机是否处于最佳工作状态，及时进行维护和修理。 7. 个人观点和理解在我看来，开关磁阻电机电感曲线是开关磁阻电机的"指纹"，它可以帮助我们了解电机的工作状态和性能表现。通过深入研究电感曲线，我们可以更好地设计和控制开关磁阻电机，实现高效能和高性能的工

基于有取向硅钢的轴向磁通开关磁阻电机分析和设计

基于有取向硅钢的轴向磁通开关磁阻电机分析和设计开关磁阻电机作为电力驱动系统中实现能量转换的一种部件,具有结构坚固、成本低廉、容错性能强、启动转矩高等优点。但与永磁同步电机相比,较低的转矩密度制约了开关磁阻电机的更广泛应用。本文以提高轴向磁通开关磁阻电机转矩密度、降低铁耗为主要目标展开了理论分析和优化设计,并通过样机实验对电机分析、设计结果进行了验证,主要研究工作及成果可以归纳为以下几方面:1.根据对电机用铁磁材料特性及其适用范围的详细比较,以及对轴向磁通开关磁阻电机结构特点的分析,提出了齿轭分离的模块化电机拓扑结构,在定、转子齿部选择晶粒有取向硅钢材料,利用其轧制方向上的高磁导率特点,使提出的模块化电机拓扑结构具有更高的功率密度。2.提出不同电机定子结构以提高晶粒有取向硅钢材料轧制方向上的利用率,减小磁通在该材料非轧制方向上的运行路径,改善电机定子齿、轭连接部的磁路分布,从而进一步提高晶粒有取向硅钢材料在轴向磁通开关磁阻电机应用的有效性。3.针对轴向磁通开关磁阻电机定、转子齿形在不同圆周半径上极弧角度变化不一致的特点,利用准三维磁路法对轴向磁通电机展开径向分层研究,提高分析精度,确定初步电磁设计方案。在准三维磁路法分析的基础上,利用准三维有限元方法对基于不同铁磁材料模型的转子直径比、定子齿极弧、定子轭部轴向长度以及转子齿极弧等主要设计参数进行了优化分析和设计,研究结果表明:基于有取向硅钢材料的轴向磁通开关磁阻电机电磁性能明显优于传统无取向材料电机。4.根据电磁仿真得到的电机损耗分布结果,进

行温度场有限元分析,确定电机在不同工作负荷下的运行温度点,进而设置环氧树脂玻璃布层压板转子护套在特定温度下的机械特性参数。利用简化Taguchi优化设计与有限元分析相结合的方法,对电机在不同故障条件下,轴向不平衡磁拉力造成的转子护套结构应力、变形问题进行分析;在满足电磁性能指标的前提下,得到电机结构优化参数。5.根据晶粒有取向硅钢材料特性,结合开关磁阻电机不同运行状态下的控制策略和各相绕组导通角的取值范围,提出了定、转子齿中有取向硅钢材料的轧制方向优化选择策略,以提高电机性能。研究表明,在特定优化角度条件下的电机平均转矩和铁耗均优于轧制方向垂直于电机轴向方向时的初始数值。6.搭建了轴向磁通开关磁阻电机的静、稳态参数一体化测试平台。在此基础上,测量了样机不同转子位置处的静态磁链,并与电磁场有限元仿真结果进行比较,分析误差产生的原因,验证了有限元模型分析设计的可靠性。在样机稳态参数测试实验中,对不同导通角和负载条件下的电机转矩、效率等电磁性能进行了对比分析,并利用红外热成像相机实际测量了样机在不同负载条件下的温升分布状况,在证明本文所提模块化轴向磁通开关磁阻电机优异电磁性能的同时,也证明了环氧树脂玻璃布层压板作为转子护套在轴向磁通开关磁阻电机中应用的可靠性。

开关磁阻电机性能的研究与优化设计

开关磁阻电机性能的研究与优化设计开关磁阻电机（Switched Reluctance Motor，简称SRM）是一种适用于高速、高效、高可靠性和低成本的电机。它的特点是没有永磁体和绕组，通过磁阻来实现转矩产生。本文将研究SRM的性能，并优化其设计。首先，我们来分析SRM的性能。SRM的核心是转子和定子，它们之间的间隙被称为磁阻。在运行时，SRM通过改变定子和转子的磁阻来产生转矩，从而驱动负载。与传统电机相比，SRM具有以下优点：结构简单、无永磁体、高效率、高可靠性和低成本。然而，SRM也存在一些问题，如震动和噪音较大、起动困难、转矩脉动等。因此，我们需要对SRM进行研究和优化设计，以提高其性能。为了研究SRM的性能，我们可以从以下几个方面进行分析。首先是电磁特性的研究。我们可以通过建立数学模型来分析SRM的电磁特性，如磁场分布、磁阻变化和磁通变化等。通过研究这些特性，我们可以了解SRM的工作原理和性能表现。其次是电气特性的研究。SRM的电气特性包括电流、电压和功率等。我们可以通过实验和模拟来测量和分析这些特性，以了解SRM的工作状态和效果。在研究电气特性时，我们还可以考虑SRM的控制方法，如直接转矩控制（Direct Torque Control，简称DTC）和传统的PWM控制方法等。通过优化控制方法，我们可以提高SRM的响应速度、精度和效率。第三是热力特性的研究。SRM的工作会产生一定的热量，如果热量无法有效散发，会影响SRM的性能和寿命。因此，我们可以通过热学分析来研究SRM的热力特性，如温升、热阻和散热方式等。通过优化散热设计和材料选择，我们可以降低SRM的温升，提高其工作效率和稳定性。最后是结构设计的研究。SRM的结构设计直接影响其性能。我们可以通过优化磁路设计、转子形状和定子绕组等方式来改善SRM的性能。同时，我们还可以

小功率高速开关磁阻电机驱动系统的设计与应用

小功率高速开关磁阻电机驱动系统的设计与应用小功率高速开关磁阻电机驱动系统的设计与应用 1. 引言 1.1 主题介绍在现代工业应用中，电机作为关键的能源转换装置，其驱动系统的设计和应用一直是一个重要的研究领域。本文将深入探讨小功率高速开关磁阻电机驱动系统的设计与应用，以介绍其原理、特点及在工业领域中的重要性。 1.2 文章目的本文的目的是通过深入剖析小功率高速开关磁阻电机驱动系统的设计与应用，帮助读者深入理解其原理及其在不同领域中的广泛应用。 2. 小功率高速开关磁阻电机的概述 2.1 定义小功率高速开关磁阻电机是一种采用电磁铁吸力控制转子运动的电动机。它具有结构简单、高效能、高稳定性等特点，因此在很多应用场景中取得了成功。 2.2 工作原理小功率高速开关磁阻电机驱动系统的工作原理主要包括电磁铁的磁性吸引力、开关磁阻控制、电流调节等。其关键是通过电流变化来

控制电磁铁的磁性吸引力，从而使转子运动。 2.3 特点和优势小功率高速开关磁阻电机驱动系统具有领先的转矩密度、高响应速度、宽速度范围、低惯性等特点。这些特点使其在精密仪器、自动化设备等领域得到广泛应用。 3. 小功率高速开关磁阻电机驱动系统的设计与应用 3.1 系统设计小功率高速开关磁阻电机驱动系统的设计主要包括电源设计、控制器设计、传感器设计、保护设计等方面。其中，控制器设计是一个核心环节，需要考虑实时性、稳定性、可靠性等因素。 3.2 电机参数选择在小功率高速开关磁阻电机驱动系统的应用中，合理选择电机参数至关重要。其中包括电机功率、电机转速、电机电流等参数的选取。这些参数将直接影响驱动系统的性能和使用效果。 3.3 驱动系统的应用小功率高速开关磁阻电机驱动系统在工业领域中有着广泛的应用。它可以应用于机械加工设备、医疗设备、机器人等领域。它还可以用于一些特殊环境，例如高温环境、高湿度环境等。 4. 小功率高速开关磁阻电机驱动系统的优势与挑战 4.1 优势小功率高速开关磁阻电机驱动系统相对于传统的电机驱动系统具

开关磁阻电机的电磁设计

开关磁阻电机的电磁设计开关磁阻电机（Switched Reluctance Motor，简称SRM）是一种利用磁阻力产生转矩的电机。在SRM电机中，转动部件是一个由一系列磁场互相耦合的铁磁材料构成的转子，它和定子之间没有任何电磁感应元件。因此，SRM电机具有许多优点，例如结构简单、容量小、重量轻、高效率以及低成本等。 SRM电机的电磁设计是SRM电机设计中的一个重要环节。其设计目标是使电机的转矩和功率因数优化，并使其达到高效率运行。为了实现这个目标，需要进行以下几个方面的电磁设计。首先，需要确定电机的工作原理和各种性能指标。在SRM电机的设计中，常用的工作原理是磁阻推力原理。在该原理下，通过改变定子上电流的大小和方向，可以产生一个斥力，进而驱动转子转动。因此，需要确定电机的定子电流和栅极火花的位置和数量等参数。其次，需要进行电机的磁路设计。磁路设计主要包括定子和转子的磁路结构设计。在定子的磁路设计中，需要确定定子的槽形和定子线圈的绕组方式。在转子的磁路设计中，需要确定转子的磁阻分布和转子磁通闭合的路径。通过对定子和转子的磁路设计，可以优化电机的磁通分布，提高电机的磁阻和转矩。然后，需要进行电机的线圈设计。线圈设计主要包括定子线圈和转子线圈设计。定子线圈设计中，要考虑线圈元件的形状和尺寸，以及线圈的绕组结构和电流密度。转子线圈设计中，要考虑转子线圈的尺寸和形状，以及线圈的绕组方式和电流密度。通过优化线圈的设计，可以提高电机的工作效率和功率因数。

最后，需要进行电机的性能评估和优化设计。性能评估主要包括电机的转矩、功率因数、效率等。通过对电机的性能进行评估，可以找出电机的不足之处，进行相应的优化设计，以提高电机的性能。总之，SRM电机的电磁设计是SRM电机设计中的一个重要环节。通过合理的电磁设计，可以提高电机的转矩和效率，实现电机的高效运行。但是，电磁设计还需要考虑其他因素，如电机的机械设计、控制系统设计等。只有将这些环节都考虑进去，才能设计出性能优良的SRM电机。

开关磁阻电机的设计与应用

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。

基于Ansoft的开关磁阻电机有限元分析与研究

河北工业大学硕士学位论文基于Ansoft的开关磁阻电机有限元分析与研究姓名：高洁申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：孙鹤旭 20081101 河北工业大学硕士学位论文基于Ansoft 的开关磁阻电机有限元分析与研究摘要开关磁阻电机是近年来随着电力电子技术和控制技术的发展而诞生的一种特种电机，并以其结构简单、坚固、成本低廉、起动转矩大、效率高等优点，在许多领域得到了广泛的应用。利用电机电磁场理论和有限元法进行开关磁阻电机磁场分析与计算，在其研究中占据至关重要的地位，它是整个电机设计和运行性能分析的基础。由于开关磁阻电机结构与传统的交直流电机具有很大的差别，加之其显著边缘效应及高度

的过饱和特性，以路的观点进行电机性能的理论分析便显出很大的局限性；相反地，以场的观点，全面、系统地分析电机性能，以便进行电机设计、性能分析及仿真计算，便显示出极大的优越性。本论文以开关磁阻电机电磁场的有限元分析为主题开展研究工作，在系统总结电机电磁场以及工程电磁场数值计算理论的基础上，基于工程电磁场有限元分析软件Ansoft ，采用全场域的分析方法，对开关磁阻电机的磁场分布、静态特性等进行了大量的仿真分析与研究。一方面得出了开关磁阻电机在几个典型转子位置下的磁场分布图，并据此总结了电机内磁场的分布规律；另一方面绘制出了开关磁阻电机的非线性磁化曲线族，即ψ-θ-i 关系曲线、电感曲线和静态转矩曲线等静态特性曲线。此外，本论文还分析了开关磁阻电机的稳态温升，建立了其等效磁网络模型，并对开关磁阻电机的稳态特性进行了仿真研究，计算出了电机在稳态运行情况下的相电流、磁链以及动态转矩等曲线。同时，针对开关磁阻电机

基于MATLAB-SIMULINK开关磁阻电机非线性建模方法研究与实践

基于MATLAB-SIMULINK开关磁阻电机非线性建模方法研究与实践基于MATLAB/SIMULINK开关磁阻电机非线性建模方法研究与实践摘要：随着电力系统的发展和节能环保的需求，开关磁阻电机作为一种新型电机逐渐引起了人们的关注。为了更好地了解开关磁阻电机的特性和性能，本文提出了一种基于 MATLAB/SIMULINK的非线性建模方法，并进行了实践验证。通过该方法，我们可以更好地预测开关磁阻电机在不同工况下的运行情况，为其在实际应用中的优化设计和控制提供参考依据。关键词：开关磁阻电机；非线性建模；MATLAB/SIMULINK 引言开关磁阻电机是一种新型的电机，具有启动、调速范围广、电磁容量大和高效节能等诸多优点。因此，它在电力系统中的应用前景十分广阔。为了更好地研究和应用开关磁阻电机，我们需要了解其特性和性能，以便优化其设计和控制。而非线性建模方法提供了一种有效的手段来描述开关磁阻电机的非线性动态特性。研究背景开关磁阻电机的非线性动态特性使得传统的线性建模方法难以准确描述其行为。因此，我们需要一种非线性建模方法来更好地揭示其特性。目前，基于MATLAB/SIMULINK的非线性建模方法已经被广泛应用于各种电机的研究中，并取得了很好的效果。建模方法 1.建立电机的结构模型：根据开关磁阻电机的结构和工作原理，我们可以构建其结构模型。通过分析各个部件之间的关系和相

互作用，确定各个参数和变量的表达式。 2.建立电机的动态模型：根据电机的结构模型，我们可以建立其动态模型。考虑到开关磁阻电机的非线性特性，我们可以采用多项式等函数逼近的方法来描述其非线性行为。 3.验证模型的准确性：通过实验数据对建立的模型进行验证。将实际测得的数据与模型仿真的数据进行对比，评估模型的准确性和可行性。实验与结果我们选取一台实际的开关磁阻电机进行了实验，通过传感器采集了电机转速、电流和电压等数据，并将其输入 MATLAB/SIMULINK中进行仿真实验。实验结果表明，所建立的非线性模型能够准确地描述开关磁阻电机的动态特性。讨论与分析通过对实验结果的分析，我们可以得到开关磁阻电机在不同工况下的性能曲线和特性。这些数据可以为开关磁阻电机的优化设计和控制提供参考依据。我们还可以通过调节模型中的参数和输入条件，进一步研究开关磁阻电机的性能优化和调速控制等问题。结论本文提出了一种基于MATLAB/SIMULINK的非线性建模方法，并通过实验验证了该方法的可行性和准确性。该方法可以有效地描述开关磁阻电机的非线性动态特性，为其优化设计和控制提供了重要的参考依据。未来，我们可以进一步研究开关磁阻电机的特性和性能，提出更好的优化设计和控制方案。通过实验数据的采集和MATLAB/SIMULINK的仿真实验，我们成功建立了一种非线性模型来描述开关磁阻电机的动态特性。

开关磁阻电机控制策略

开关磁阻电机控制策略研究摘要：开关磁阻电机驱动系统（SRD）是近20年得到迅速发展的一种交流调速系统。其结构简单、工作可靠、效率高和成本较低等优点而具有相当的竞争力。本文首先介绍了开关磁阻电机控制策略的研究现状和趋势，推导了开关磁阻电机的数学模型，然后详细介绍了两步换相控制、基于转矩分配函数的转矩控制、智能控制、直接瞬时转矩控制等控制策略。又基于Matlab/Simulink仿真验证了开通角、关断角对电机电流转矩的影响，最后得出以转矩为控制对象的新型控制策略仍将进一步发展。关键词：开关磁阻电机；转矩分配函数;直接瞬时转矩控制； Control Method of Switch Reluctant Motor ‘ Abstract：Switched reluctance motor drive system (SRD) is a kind of ac speed regulating system with nearly 20 years rapid development 。Its simple structure，reliable operation, high efficiency and low cost advantages are quite competitive.This dissertation first introduces the research status and the control strategy of the switched reluctance motor trend, the mathematical model of the switch magneto is deduced，and then introduced the two—step commutation control，based on the torque distribution function of torque control, intelligent control，direct instantaneous torque control and so on.And based on the Matlab/Simulink ，the influence of the opening Angle, shut off the Angle to the motor torque were verified，finally concluded that the new control strategy will continue to develop further with the torque as the object. Key words: switched reluctant motor; torque share function ；direct instantaneous torque control(DITC)

电动车用开关磁阻电机设计与优化方法

电动车用开关磁阻电机设计与优化方法摘要：随着人们生活水平日益提高，人均汽车占有量大幅度提升，传统汽车产生的尾气对环境造成了严重威胁，因此发展绿色交通工具成为当今社会的一个热点话题。电动汽车具有噪音低、无污染和能源利用率高等特点，是比较理想的交通工具。近年来电力电子技术不断发展，微电子、电机学、现代计算机技术和控制理论也开始完善，这都促使开关磁阻电机系统得到了飞速的发展。目前已成功应用于电动车用驱动系统、家用电器、高速驱动、泵及风机等众多领域中，创造了巨大的经济效益，是直流电机调速系统、交流电机调速系统、无刷直流电机调速系统强有力的竞争者。关键词：开关磁阻电机；设计；优化目前国家正大力发展新能源技术，电动车因势而起，得到了快速的发展，电动车作为一种新兴的代步用车，不仅绿色环保而且在未来有极大的发展潜力。目前电动车驱动电机主要有永磁电机、异步电机、直流电机等。作为一种新型电机，开关磁阻电机SRM由于其结构简单、制造成本低、调速范围宽、控制灵活且效率高等优点，与传统的电动车驱动电机相比有较大的竞争力，而且能满足电动车起动转矩大、起动电流小的需求，所以在电动车驱动领域中有较大的发展潜力。一、开关磁阻电机基本原理开关磁阻电机依靠定、转子之间磁阻变化运行，当给定子其中一相绕组通电时，若定子极轴线和转子极轴线不重合，就会有磁阻力作用在转子上，使转子运动，直到两者轴线重合，磁阻力消失，在惯性作用下继续旋转一定角度，然后换相邻绕组通电，使转子继续转动[1]。如图。

图中定子极上为定子线圈，标有箭头的绕组表示该相绕组通电，虚线表示磁力线，转子起动前的转角为0°。在初始位置，A 相绕组通电，在磁力的作用下，距 A 相最近的转子极受力开始逆时针转动，使磁阻变小，转子旋转到5°，又旋转了10°，直到15°为止，转子不再转动，此时磁路最短。为了使转子继续转动，必须在转子不受力时切断 A 相电源，同时接通 B 相，于是 B 相产生磁通，磁力线沿磁路最小的磁极通过转子，在磁力的作用下继续转动，直到转到 30°之前，关断 B 相绕组电源并开通 C 相绕组，使转子继续转动，在转到45°之前接通 A 相绕组电源，以此类推，电机就会运行下去。三相绕组轮流通电一次，转子逆时针转动π/4（即一个极距角），定子磁场顺时针转动π/2。只要各相按照一定的顺序导通，电机就能正常工作，与磁力线方向无关，即与电流方向无关，通电顺序与旋转方向相反。二、SRM的定转子齿极结构优化 1、定子结构优化设计。利用上节优化电机尺寸参数后的 SRM 进行定转子结构优化设计。在 SRM 线性模型中，电机转矩的表达式为：由式SRM 的转矩是电机转子旋转过程中气隙磁导发生变化而产生的。转矩的大小主要取决于相电感相对于转子位置角的变化率，相电感相对转子位置角的变化率越大则电机转矩值将越大。此变化率可通过改变定子磁极和转子磁极之间的气隙形状来控制。本设计提出了一种具有非圆形的定子磁极极面，这种定子磁极表面将会使电机转子在转动过程与定子磁极之间产生非均匀的气隙，以此来改变相电感对转子位置角的变化率。

电气毕业设计-开关磁阻电机驱动控制系统设计

目录 1 绪论 (1) 1.1 课题的选题意义 (1) 1.2 国内外发展状况及其前景 (1) 1.3 SR驱动控制系统的特点和优点 (2) 1.4 SR电机驱动控制系统的研究和发展方向 (4) 1.5 本设计所进行的工作 (5) 2 SR电机控制系统的原理及控制策略 (6) 2.1 SR电机控制系统的结构和原理 (6) 2.1.1 SR电机驱动控制系统结构 (6) 2.1.2 SR电机的工作原理 (7) 2.2 SR电机的基本方程及控制方式 (9) 2.2.1 SR电机的基本方程 (9) 2.2.2 SR电机的控制方式 (11) 2.2.3 系统控制策略的确定 (17) 3 SRD数学模型与SIMULINK仿真模型的建立 (19) 3.1 SR电机的线性模型分析 (20) 3.1.1 SR电机的绕组电感分析 (20) 3.1.2 SR电机的绕组磁链分析 (22) 3.1.3 SR电机的绕组电流分析 (23)

3.1.4 SR电机的电磁转矩分析 (28) 3.1.5 SR电机的准线性分析 (29) 3.2 SR电机控制系统SIMULINK仿真模型 (32) 3.2.1 SR电机本体模型 (33) 3.2.2 速度控制模型 (34) 3.2.3 电流控制模型 (35) 3.2.4 电压逆变模型 (37) 3.2.5 转角选择模型 (37) 3.2.6 参数计算模型 (38) 3.2.7 转矩计算模型 (41) 4 SR电机控制系统MATLAB/SIMULINK仿真分析 (42) 4.1 CCC方案下SRD系统的仿真分析 (42) 4.1.1 转速300r/min、负载15N.m的系统启动仿真 (42) 4.1.1 转速500r/min、负载10N.m的系统启动仿真 (44) 5 总结 (47) 致谢 (48) 参考文献 (49) 附录A 译文 (50) 附录B 原文 (58)

开关磁阻电机双闭环控制系统设计与调速性能优化

开关磁阻电机双闭环控制系统设计与调速性能优化王紫旖;李春艳【摘要】开关磁阻电机调速系统(SRD)凭借其造价便宜、运行可靠、操作灵活等诸多优点,逐渐在精准调速及环境恶劣的调速场合崭露头角.在分析单环SRD的基础上,完成一种新型转速外环、电流内环所构成的双闭环的SRD设计并进行调速性能优化.通过理论分析和仿真验证了优化后的SRD在宽调速范围、大负载变动的情况下仍能迅速且稳定地运行,并且稳态波动小且全程无静差,因此该双闭环控制系统有较高的理论研究意义和实际应用价值. 【期刊名称】《黑龙江大学工程学报》【年(卷),期】2018(009)003 【总页数】11页(P56-66) 【关键词】开关磁阻电机调速系统;双闭环控制;Simulink仿真;性能优化【作者】王紫旖;李春艳【作者单位】黑龙江大学机电工程学院,哈尔滨150080;黑龙江大学机电工程学院, 哈尔滨150080 【正文语种】中文【中图分类】TM352 开关磁阻电机调速系统(SRD)是一种涉及微电脑、自动控制理论和电力电子应用等多个领域的电机驱动系统，它在20世纪80年代逐渐发展并走向市场。SRD集交、

直流调速系统的优点于一身，并且由于其结构简单、电路可靠、转矩高、电流低等特点，故可频繁起制动、灵活正反转，因此在高速与恶劣环境下的调速极其适用，目前也成为电机调速领域的热门研究课题之一，并广泛应用在家用电器、纺织设备、电动车驱动等多个领域[1-2]。由于开关磁阻电机(SRM)本身是一个具有多个可控量、强耦合的非线性系统，为了得到较好的调速性能，必须使用先进的控制方法[3]。由于常规的线性控制器的参数固定，很难在整个调速范围内满足其动、静态性能要求[4]，要想提高调速性能，通常采用变化参数的控制器。文献[5]提出了一种在MATLAB/Simulink环境下建立开关磁阻电机模型的方法，与样机对比具有较好的模拟精度，为SRD的研究提出了一种有效的辅助手段；文献[6]通过与电流单环控制的对比，提出并设计了电流、转速双闭环调速控制系统，该系统可加快电机响应，但未考虑电机稳速性能且无法消除静差；文献[7]对速度环采用传统的PI控制，使电机在空载时有较好的静、动态特性；文献[8]利用模糊的PI控制技术改善速度外环控制，与传统PI控制相比，这种控制方法提高了40%的速度响应，降低了1.2%的超调量，调节精度大幅提高，系统震荡明显减小；文献[9]以模糊控制为主要控制算法，并在此基础上引入了变论域方法，克服了普通模糊控制下电机动态性能好而稳态性能较差的缺点，使电机稳态性能得到进一步优化，但在一定程度上也削弱了系统的动态性能；文献[10]在模糊PID调速控制器[11]的基础上提出了融合遗传算法的改进萤火虫算法，并把改进萤火虫算法应用到模糊调速控制器中对最优的量化因子和比例因子进行选取，并通过仿真验证此优化调速控制器在起动过程、负载干扰和转速跟踪性能上均表现出较好的鲁棒性、抗扰性和跟随性，能够节省大量人力并降低工作者的经验要求。但上述研究均是在假定电机运行环境理想且无扰动，或仅有小的扰动下进行的，而没有考虑电机在宽负载范围及大负载变动下的响应特点及稳速性能。在实际应用中，电机须能对轻、重负载均实现迅速响应，且力求在性能允许的范围内做到全程

开关磁阻电机系统设计

开关磁阻电机系统设计 1.1 关磁阻电机的优点与缺点 (2) 1.1.1 开关磁阻电机的优点： ............................ 2 1.1.2 开关磁阻电机的缺点.............................. 2 1.2 开关磁阻电动机应用和发展.............................. 2 第2章开关磁阻电动机工作原理与结构 . (4) 2.1 开关磁阻电动机的工作原理 (5) 2.1.1 基本结构........................................ 5 2.1.2 SRD的工作原理 ................................. 5 2.1.3 SRD的特点 ..................................... 5 2.2 开关磁阻电动机的结构 .................................. 5 第3 章开关磁阻电动机电磁设计 .. (9) 3.1设计特点 .............................................. 9 3.2 确定SR电动机额定数据................................ 9 3.3 计算SR电动机的主要尺寸 ............................... 9 3.4 计算机辅助设计程序 . (13) 第4章SRD系统控制原理设计 .............................. - 19 - 4.1 控制系统的总体设计 ................................... 14 4.2 控制器的设计 .. (14) 4.2.1译码电路：..................................... 16 4.2.2晶振及复位电路 ................................. 16 4.2.3斩波电流水平给定电路 ........................... 17 4.2.4斩波控制电路................................... 17 4.2.5转速给定电路 ................................... 17 4.2.6键盘给定与显示电路 ............................. 18 4.3 电流检测器的设计 .................................... 18 4.4 位置检测器的设计 .................................... 19 4.5 功率变换器的设计 ..................................... 20 4.5.1 功率变换器的主电路形式 ......................... 20 4.5.2 开关元件的选择 (21) 第5章开关磁阻电动机调速系统 (22)