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 的定转子极数一定要满足如下约束关系：
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所组成，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最终的原因之一。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。由此能够看出， 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。
初次以外，我还搜集了几种不同结构的SR 电机，分别有涡轮转子两相SR 电机，可控饱和两相SR 电机、常规结构三相6/4级SR 电机、三相6/8SR 电机、三相12/10级SR 电机、三相6/2级SR 电机、三相12/8级SR 电机、三相24/32极外转子SR 电机、五项10/8级短磁SR 电机、七相14/12极短磁路SR 电机，具体配图见报告末尾备注。
SRM 的双凸极结构及整个磁路的脉振性、高饱和、涡流、磁滞等非线性因素的存在，加上运行时的开关性，使得的SRM 精确分析极为困难【41,44】。在此问题上，适度的简化模型显示了强大的优势。
在此基础上，我们可以得到SRM 运行的本质电磁和力学关系，写出其严密的物理方程[1,2,3,7]。
2n πω= (1-6) 式中，ω：角速度；Te ：电磁转矩；L T ：负载转矩；J ：转动惯量；D ：摩擦系数。
)为电机本体参数、开通范围及转子位置角的函数。 因此，可得到m 相电机的平均电磁转矩为：
如果开通区间和给定电压固定，则式(1-10)中积分部分为定值，由此得到SRM 固有机械特性为：
由此可明显看出，SRM 可调速参数较多，分别为：相绕组电压Us 、开通角on
θ和关断角off θ。根据调节参数的不同，可将SRD 常见调速方式分为三种[1,53,58,59]
开关器件导通的时间较短，电流较小，可通过APC 方式增大on θ来补偿电磁转矩。
电压PWM 方式通过调节绕组电压平均值，间接调节并限制绕组电流，适用于整个调速范围。下图 1-4 a)- c)分别为各调速方式的控制框图。
为使SRD 工作于最佳状态，需结合不同的调速方式选择合适的控制策略。目前较常用的有传统PI 控制[17]、模糊控制【4,30】、滑模控制【33】及其组合控制【34,35】等。由于其电机的强耦合和非线性等特性，传统控制无法满足系统高性能的要求，智能控制正逐步应用于SR 电机控制领域，很多学者致力于该方面的研究，如自适应控制
开关磁阻电机稳态运行时,控制方式有三种,分别是电流限制CCC控制/电流PWM控制、电压PWM控制，其三种手画图分别为图a、图b、图c。
1.SRD有较大的电机利用系数，可以是感应电机利用系数的1.2~1.4倍
转矩由一系列脉冲转矩叠加而成，切有双凸级结构和磁路非线性，合成转矩不是恒定转矩，有一定的谐波分量
自1842年，英国的Aberdeen和Davidson的开关磁阻电机运行理念诞生以来，经过100多年的技术准备，1967-1970年出现了世界上第一台SRM的雏形[28]与传统交直流电机相比，整体效率高10％以上；功率因数空载时可达0.995，满载时可达0.98，结构简单、性价比高、性能可靠、调速范围宽、运行效率高、可控参数多，控制灵活方便，允许频繁起停，起停次数可达1000次/小时，转速不受负载大小变化的影响，具有很高的效率[17,18]。因而上世纪80年代以后，开关磁阻电机得到迅速发展，日新月异【5~8,10~11】。目前国内外已有许多公司分别推出了其商品化的开关磁阻电机产品，代表性产品如下表1-1所示【28,36,60,73,87,88】。
中国于1984年跟踪英国的研究成果，在借鉴国外经验的基础上，开关磁阻电机的研究进展很快【13,14】。目前华中科技大学在“九五”项目中研制出了SRD 电动车，“十五”项目中将SRD应用到混合动力城市公交车，南京调速电机厂已与与北京纺织机械研究所合作研制成功3kW的SRM。近年来，我国已研制了
50W-50KW、20多个规格的工业产品样机，应用于刨床、煤矿牵引、纺织、冶金、机械、运输、电动车驱动、航空、和家用电器等领域【5~8,10~11】。现已开始新型SRM 电机的研究【101】如DSPM电机、电励磁双凸极发电机、磁浮开关磁阻电机【22】、无轴承开关磁阻电机【93】等，并取得了一定研究成果。在SR电机的理论研究上，主要集中于控制、仿真、设计理论和电磁数值分析等方面，代表单位有南京航空航天大学、华中科技大学，华中理工大学、华南理工大学、东南大学、西安交通大学、浙江大学、清华大学、中国矿业大学、北京纺织机械研究所，上海电科院、西安微电机研究所等[39,42,47,52,57]。
作为一新型电机调速系统，SRD涵盖了电力电子、电机、微机、控制工程、控制机械等知识领域。目前SRD还存在转矩波动大、噪声大、需要位置检测器、系统非线】，在理论和应用上仍需进行深入研究，主要有以下方面：SRM仿线】； SRD现代控制理论及控制参数优化研究【29,41,81,102,106】；转矩脉动及振动噪声问题研究【15,50,69,82】；实用无位置传感器方案的研究【65,66,97】；新型电机结构的研究【85,86】；电机优化设计【37,67,68,107】；电机铁耗、效率分析【70,71,96】；SRD中电机、功率变换器及控制器三者之间的总体优化设计等【72,99】。
（注：专业文档是经验性极强的领域，无法思考和涵盖全面，素材和资料部分来自网络，供参考。可复制、编制，期待你的好评与关注）
作者：唐先生 1.基本电磁转矩开关磁阻电机 定子和转子间产生的电磁转矩通常有两个分量，其中一个是由两者间磁动势产生的基本电磁转矩，另一个是气隙圆周磁阻不相等产生的磁阻转矩。利用磁阻转矩运行的电机称为磁阻电动机。由于后者功率因数，功率密度和效率都比较低，因此通常做成微型电机。同时后者与电子器件结合，又可以形成一种新型的开关磁阻电机。开关磁阻电机可以做到功率很大，可以做到几十千瓦，而且控制简单。 2. 低速同步电机电磁减速同步电机 对于需要低速稳定运行的场合，每分钟几十转或更低的，可以采用在定转子表面开槽引起气隙磁导或磁阻发生变化，可以做成低速同步电机，又称电磁减速同步电机。但是这种电机效率低，起动转矩小，通常只做到百瓦级。可分为励磁式和磁阻式，其中励磁又有电励磁和永磁式。其中永磁式由于自动起动能力更强，因此得到了更广泛的应用。 3.音圈电机（永磁直线直流电机） 取代不少传动电机，有推广的趋势。 4.实心转子、复合转子感应电机 利用铜铁合金或纯铝做转子而制成感应电机。可以应用在高速、频繁起动或调压调速的场合。 5.特种电机 步进电机，伺服电机，超声波电机，直线电机，双凸极电机，单相交流串励电机，永磁无刷直流电机，旋转变压器，自整角机，测速发电机，等等都属于这个范畴。 6.永磁材料性能主要参数 退磁曲线、回复线、稳定性、内禀退磁曲线.铝镍钴永磁材料铁氧体永磁材料稀土永磁材料 可以铸造或烧结，有良好的热稳定性，缺点是矫顽力低，容易退磁，避免接触铁，通常制成轴向较长 铁氧体永磁材料，价格低廉，不容易退磁，不含稀土元素，应用较广；缺点是剩磁密度低，最大磁能积小，通常电机体积做的比较大，同时低温下易退磁，通常不能电加工，而用磨加工，且磨加工时注意冷却 稀土永磁材料，稀土钴、钕铁硼，属于高矫顽力，高剩磁密度，高磁能积；但钴价格昂贵，适用于高性能电机，可以电火花加工，比如线年才出现，是目前最好的永磁材料，且不含钴，价格较便宜。钕铁硼在高温下磁损较大，建议在有冷却的条件下或者温度不太高的条件下使用，应该是摄氏几十度的量级，同时容易锈蚀，通常要做环氧树脂喷涂或者电泳、电镀，涂层厚度在10-40微米。 以上永磁还可以通过粘结的工艺实现，但是磁性能会稍差，但尺寸稳定性很好，适于大批量生产。 8.调速永磁同步电机通过变频调速 我国数控机床上也有采用稀土永磁无刷直流电机，调速比高达1：10000 9.永磁直流电机 500W以下的微型直流电机中，永磁电机占92%，而10w以下功率的，永磁电机占99%
自启动永磁同步电机与开关磁阻电机对比 1、自启动永磁同步电机 1.1 工作原理 起步过程与异步电机一样，定子绕组三相旋转磁场与转子鼠笼条（铜条）感应电流产生的磁场作用，让电机启动起来，此时永磁体不起作用，当转速起来后，由永磁体与定子旋转磁场作用带动转子旋转。当同步转速稳定后，由于定子磁场转速与转子转速一致，及没有相对运动，不会产生感应电流，鼠笼条（铜条）也就不起作用。 1.2 基本结构 主要由定子铁芯、绕组、机座、端盖、接线盒、转子铁芯、转轴、磁钢等组成。 定子结构转子结构 2、开关磁阻电机 2.1 工作原理 开关磁阻电机磁路始终以“磁阻最小”为转动原则，及当绕组通交流时，会在气隙形成交流磁场，该磁场从定子流动转子，再留回定子形成回路，该回路始终从最小磁阻的路径流过。然后通过控制器依次给三相绕组通电形成旋转磁场，从而带动转子旋转起来。 2.2 基本结构 除转子上没有磁钢外，其余构建与永磁同步电机一致，只是转子形状和绕组排布有差异而已。
3、性能对比 3.1 由于开关磁阻电机定子和转子都有齿槽，气隙磁场畸变比较严重，相比永磁同步电机只有定子开有槽，开关磁阻转矩脉动和电磁噪音大很多。 3.2 自启动永磁同步电机转子有启动绕组，可以直接启动，而开关磁阻电机必须通过控制器才能启动，成本增加，而且需增加控制器安装空间。 3.3 开关磁阻电机由于转子没有安装永磁体，出力全靠定子绕组电流产生，不仅增加了定子绕组和逆变器的负担，也提高了逆变器功率要求，当然成本也会提高。 3.4 永磁同步电机额定效率达95%以上，且高效率区域很宽，而开关磁阻基本在90%左右，高效区也很窄，在负载比较低的工况下，耗电量比较高。 3.5 同功率、转速下，永磁同步电机可以做得比开关磁阻体积小、重量轻。 综上：与开关磁阻电机相比，永磁同步电机的优势更明显，特别是在负载不高的工况下，节能效果比较突出。
开关磁阻电机组成-概述说明以及解释 1.引言 1.1 概述 开关磁阻电机是一种新型的电机，它利用磁阻效应来实现能量转换。相比传统电机，它具有结构简单、体积小、效率高的优点，因此在各种领域都有着广泛的应用前景。本文将对开关磁阻电机的原理、组成部分、工作特点以及未来发展前景进行深入探讨，旨在帮助读者全面了解这一新型电机的优势和应用领域，以及对未来的展望。1.1 概述部分的内容 1.2 文章结构 文章结构部分介绍了整篇文章的框架和组织方式。首先，我们会简要介绍每个章节的内容，包括引言、正文和结论部分。然后，我们会详细说明每个章节的具体内容和重点，以便读者了解文章的整体结构和主要讨论内容。最后，我们会强调本文的目的和意义，引导读者对整篇文章有一个清晰的认识。通过文章结构部分的介绍，读者可以更好地把握整篇文章的主旨和重点内容，有助于他们更好地理解和消化文章所述的知识。 1.3 目的 本文旨在深入探讨开关磁阻电机的组成和工作原理，以便读者对其有更全面的了解。通过对开关磁阻电机的结构和工作特点进行介绍，读者可以更好地理解其在工程和科技领域的应用。同时，本文也旨在总结开关磁
阻电机的优势，并展望其在未来的发展前景，为读者提供关于这一领域的前沿信息和未来发展趋势。希望本文能够为读者提供有益的知识，让他们对开关磁阻电机有更深入的了解和认识。 2.正文 2.1 开关磁阻电机的原理 开关磁阻电机的原理是基于磁通分配原理。当电机的定子和转子上的绕组通电时，产生的磁场会使铁心中的磁通分布发生变化。在转子位置发生变化时，会引起定子和转子之间的相对运动，从而产生电动势和电流，从而驱动转子转动。 开关磁阻电机利用磁阻效应来调节电机转子位置，从而实现电机的正反转和调速。它通过在绕组中引入开关电源，改变磁通的路径，使得磁阻产生变化，从而控制转子的位置和速度。 在开关磁阻电机中，通过精确控制磁阻，可以实现高效率、快速响应的电机运行。这种原理使得开关磁阻电机具有良好的动态性能和节能特点，适用于需要快速响应和高效率的应用场景。 2.2 开关磁阻电机的组成部分 开关磁阻电机的组成部分包括以下几个主要部件： 1. 转子：开关磁阻电机的转子通常由多极磁性材料制成，其特殊的磁
15 开关磁阻电机 本章我们将简化RMxprt 一些基本操作的介绍，以便介绍一些更高级的使用。有关RMxprt 基本操作的详细介绍请参考第一部分的章节。 15.1基本理论 开关磁阻电机的定子和转子均为凸极结构，通常定子的极对数大于转子的极对数。定子磁极上有多相集中绕组，转子上无绕组。当定子上某（些）绕组通电时，由于磁阻的差异，转子将受到力矩的作用，转子磁极向与定子磁极对齐（磁阻最小）的位置转动，以使定子绕组获得最大的磁链。 绕组的相数是定子极数与定、转子极数的最小公约数之比。 在开关磁阻电动机(SRM)中，定子和转子的极数不同，转子上设有位置传感器，定子电流严格地根据转子的位置换向。转子的位置信号通过位置传感器获得。定子绕组按顺序触发，一般情况下当一相绕组电流关断或快要关断时，下一相绕组被触发。因此可以忽略两相绕组间的相互影响。 一相的电压方程为： t i i R u u S T d ),(d θψ+ += (15.1) 式中u T 表示晶体管或二极管的压降，R S 表示定子绕组电阻。 (θ, i )表示转子在θ位置，绕组电流为i 时绕组的磁链，如图15.1所示，当转子槽的中心与绕组轴线 (θ， i) 令 )(),(),(θθθθL i i i i L =ψ≈?ψ?= (15.2)
开关磁阻电机控制原理 首先，让我们来了解SRM的工作原理。SRM由铁心、定子和转子组成，其中定子是由若干个相间的线圈组成，而转子则是由多个齿隙组成。当施 加电流到定子线圈时，线圈产生磁场并吸引转子上的磁极，使得转子转动。与其他类型的电机相比，SRM没有永磁体，因此其转子结构更简单。 1. 电流控制（Current Control）： SRM的电流控制是通过施加电流来控制电机的转矩和速度。首先需要 测量电机的位置和速度，以便根据实际情况调整电流。通常使用位置传感 器（如霍尔传感器）来测量转子位置，然后通过计算得到电机的速度。基 于这些测量结果，控制器可以确定如何调整电流的大小和方向，以实现所 需的转矩和速度。 在电流控制过程中，还需要考虑到电机的特性和限制。例如，如果电 流过大，可能会导致电机过热或损坏。因此，控制器需要根据电机的额定 电流和温度来限制电流的大小。此外，还需要考虑到电机的响应时间，以 确保电流调整的快速性和准确性。 2. 位置控制（Position Control）： SRM的位置控制是用于确定和保持转子的精确位置。在SRM中，转子 的位置是由电流和磁场之间的相对位置决定的。通常使用位置传感器（如 霍尔传感器或编码器）来测量转子位置，并将这些位置信息传递给控制器。控制器使用这些位置信息来调整电流的大小和方向，以将转子移动到所需 的位置。 在位置控制过程中，控制器需要根据转子的位置误差来决定调整电流 的方向和大小。通常使用位置反馈控制算法（如PID控制）来实现这一目
标。控制器将位置误差和其他参数（如转子惯性、负载和电机特性）纳入考虑，并根据算法的要求来调整电流。在实际应用中，位置控制通常需要考虑到转子位置的精确性以及抗干扰和鲁棒性等问题。 总结起来，开关磁阻电机的控制原理主要包括电流控制和位置控制两个方面。电流控制用于调整电机的转矩和速度，而位置控制用于确定和保持转子的精确位置。控制器根据电机的特性和限制，使用合适的控制算法来实现所需的控制效果。通过合理的电流和位置控制，可以使SRM具备优秀的性能和可靠性，适用于各种应用场景。
电动车开关磁阻电机的结构 【陆地方舟电动汽车网】电动汽车开关磁阻电机的基本组成部件有转子、定子和电子开关，如图所示。 开关磁阻电机的构成 (1)转子 开关磁阻电机的转子由导磁性能良好的硅钢片叠压而成，转子的凸极上无绕组。开关磁阻电机转子的作用是构成定子磁场磁通路，并在磁场力的作用下转动，产生电磁转矩。转子的凸极个数为偶数。实际应用的开关磁阻电机的转子凸极最少有4个（2对），最多有16个（8对）。 (2)定子 电动汽车开关磁阻电机的定子铁心也是由硅钢片叠压而成的，成对的凸极上绕有两个互相串联的绕组。定子的作用是定子绕组按顺序通电，产生的电磁力牵引转子转动。定子凸极的个数也是偶数，最少的有6个，最多的有18个。 定子和转子的极数组合见表，目前应用较多的四相8/6极结构和三相6/4极结构。 电动汽车开关磁阻电机的极数组合 电动汽车开关磁阻电机的原理 与其他类型的电机相比，开关磁阻电机的结构和工作原理都有很大的不同。 开关磁阻电机的定子和转子均为双凸极结构，依据磁路磁阻最小原理产生电磁转矩，使转子转动。 开关磁阻电机的定子双凸极上绕有集中绕组，转子凸极上没有绕组。其电磁转矩产生如图所示。 图中仅画出其中一相绕组（A相）的连接情况。当定子、转子凸极正对时，磁阻最小；
当定子、转子凸极完全错开时，磁阻最大。当B相绕组施加电流时，由于磁通总是选择磁阻最小的路径闭合，为减少磁路的磁阻，转子将顺时针旋转，直到转子凸极2与定子凸极B 的轴线极开关磁阻电机 当各电子开关依次控制A、B、C、D四个定子绕组通电时，转子就会不断受电磁力的作用而持续转动。如果定子绕组按D-A-B-C的顺序通电，则转子就会逆着励磁顺序以逆时针方向连续旋转。反之，若按B-A-D-C的顺序通电，则电机转子就会沿顺时针方向转动。 根据定子、转子凸极对数的配比，开关磁阻电机可以设计成不同的结构，如图所示。 开关磁阻电机的不同凸极配比
开关磁阻电机功率因数 一、开关磁阻电机的基本原理 开关磁阻电机是一种新型的电机，其基本原理是利用磁场的转移作用来实现转子运动。该电机由定子和转子两部分组成，其中定子上有若干个线圈，通过交流电源对其进行供电，从而产生旋转磁场。转子上则装有若干个铁芯，在旋转磁场的作用下，铁芯会发生磁通的变化，从而引起铁芯内部的磁场分布发生变化，使得转子产生旋转运动。 二、开关磁阻电机的优点 相比传统的感应电机和永磁同步电机，开关磁阻电机具有以下几个优点： 1. 高效率：由于该电机采用了开关控制技术，在启动和运行过程中可以实现高效率控制，从而大大提高了整个系统的能量利用率。 2. 负载能力强：在高负载情况下，该电机仍然能够保持较高的效率和稳定性。 3. 可靠性高：由于该电机采用了无刷结构设计，在使用过程中不会出现刷子摩擦和磨损等问题，从而大大提高了其使用寿命。
三、开关磁阻电机的功率因数 功率因数是电力系统中的一个重要参数，它表示有用功与视在功之比。在开关磁阻电机中，由于其结构特点和工作原理的限制，其功率因数 通常较低。这主要是由于以下几个方面的原因： 1. 谐波产生：由于该电机采用了开关控制技术，在启动和运行过程中 会产生大量的谐波，从而导致系统中出现较多的无功功率。 2. 磁场变化：由于该电机采用了变磁场控制技术，在运行过程中会不 断改变磁场方向和大小，从而导致系统中出现较多的无功功率。 3. 电容器不足：在使用该电机时，需要配备适当大小的电容器来补偿 无功功率，如果选用不当或数量不足，则会导致系统中出现较多的无 功功率。 四、提高开关磁阻电机的功率因数 为了提高开关磁阻电机的功率因数，可以采取以下几种方法： 1. 优化控制策略：通过优化控制策略，减少谐波和磁场变化对系统的 影响，从而降低无功功率的产生。 2. 增加电容器：在使用该电机时，可以增加适当大小的电容器来补偿 无功功率，从而提高整个系统的功率因数。
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. 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。
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。由此能够准确的看出， 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。 功率 变换器电流检测位置检测 控制器速度反馈电源负 载 位置反馈速度 给定SRM 图1-2开关磁阻电机调速系统构成
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，我们大家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
开关磁阻电机结构 开关磁阻电机，又称为磁阻电动机，是一种新型驱动技术，该技术无需通电即可启动电机。它具有结构简单、可靠性高、效率高、适应性强等优点，被广泛应用于家电、机床、交通等领域。下面将详细介绍开关磁阻电机的结构。 1. 基本结构 开关磁阻电机由转子、定子、机壳、定位部件和速度传感器组成。其中转子和定子之间没有电气连接，靠磁阻力实现转矩传递。转子由铁心、磁性材料和通电绕组组成。定子由铁心、固定绕组和控制绕组组成。机壳由铝合金材料制成，定位部件用于定位转子与定子之间的间隙，速度传感器用于检测电机转速和转向。 2. 转子结构 转子一般采用圆盘形磁阻材料制成，其材料一般选择磁阻率高、居里温度高的材料。转子的铁心结构分为单层和双层铁心结构。单层结构铁心上有一层铁片组成，双层结构则在单层结构的基础上增加了一层环形铁心片。这种结构有利于提高转子的扭矩和转速，并能降低热损失。 3. 定子结构 定子由铁心和绕组组成。绕组分为定子绕组和控制绕组，控制绕组用于产生旋转磁场，定子绕组与控制绕组相互作用，产生
电磁感应力，从而产生转矩。定子绕组的数量决定了电机的性能，一般采用奇数槽数量。定子铁心上会安装固定绕组，该绕组是用于监测反电动势的，以保证电机稳定运行。 4. 控制部分 开关磁阻电机要通过控制绕组来实现电机运行。电机的控制电机通常采用空间矢量控制法及直接转矩控制法。控制电路通过控制绕组的开关状态，使定子绕组与控制绕组形成一个旋转磁场，从而产生电磁力，实现电机的运行。控制绕组在电机运行过程中消耗的电能很少，因此不会产生额外的电磁噪声和损耗，从而降低了电机的噪声和损耗。 总之，开关磁阻电机在结构上十分简单，但能够实现高效、可靠的驱动效果。在家电、机床和交通等领域中得到了广泛应用。未来开关磁阻电机将继续发展，其结构和性能方面将进一步提高。
第二章开关磁阻电机及其调速系统 2.1 开关磁阻电机的发展概况 磁阻式电机诞生于160年前，一直被认为是一种性能不高的电机。然而通过近20年的研究与改进，使磁阻式电机的性能不断提高，目前已能在较大功率范围内不低于其它型式的电机[9]。 70年代初，美国福特电动机（Ford Motor）公司研制出最早的开关磁阻电机调速系统。其结构为轴向气隙电动机、晶闸管功率电路，具有电动机和发电机运行状态和较宽范围调速的能力，特别适用于蓄电池供电的电动车辆的传动。 70年代中期，英国里兹（Leeds）大学和诺丁汉（Nottingham）大学，共同研制以电动车辆为目标的开关磁阻电机调速系统。样机容量从10W至50KW，转速从750 r/min至10000 r/min，其系统效率和电机利用系数等主要指标达到或超过了传统传动系统。该产品的出现，在电气传动界引起了不小的反响。在很多性能指标上达到了出人意料的高水平，整个系统的综合性能价格指标达到或超过了工业中长期广泛使用的一些变速传动系统。 近年来，国内外已有众多高校、研究所和企业投入了开关磁阻电机调速系统的研究、开发和制造工作。至今已推出了不同性能、不同用途的几十个系列的产品，应用于纺织、冶金、机械、汽车等行业中。 目前，在汽车行业意大利FIAT公司研制的电动车和中国第二汽车制造厂研制的电动客车都采用了开关磁阻电机。SRM是没有任何形式的转子线圈和永久磁铁的无刷电动机，它的定子磁极和转子磁极都是凸的。由于SRM具有集中的定子绕组和脉冲电流，其功率变换器可以采用更可靠的电路拓扑形式。SRM具有简单可靠、在较宽转速和转矩范围内高效运行、控制灵活、可四象限运行、响应速度快、成本较低等优点，这是其它调速系统难以比拟的，作为具有潜力的电动车电气驱动系统日益受到重视。然而目前SRM还存在转矩波动大、噪声大、需要位置检测器、系统非线性等缺点，所以，它的广泛应用还受到限制。 2.2 开关磁阻电机的基本结构与特点 开关磁阻电机为定、转子双凸极可变磁阻电机。其定、转子铁心均由硅钢片
开关磁阻电机的工作原理 开关磁阻电机是一种常见的电机类型，它基于磁阻效应来实现电机转动。下面将详细介绍开关磁阻电机的工作原理。 一、磁阻效应简介 磁阻效应是指材料在外磁场作用下，磁通量通过材料时会引起材料内部磁场的变化。根据材料的磁导率和磁场的变化情况，磁阻效应可分为正磁阻效应和负磁阻效应。正磁阻效应是指在磁场作用下，磁通量增加时，材料的磁导率减小；负磁阻效应则相反，磁通量增加时，材料的磁导率增大。 二、磁阻电机的基本结构 开关磁阻电机由转子、定子、磁阻切换器和电源组成。其中，转子是电机的旋转部分，定子是电机的固定部分，磁阻切换器用于切换磁通的路径，电源提供电流给电机。 三、工作原理 1. 初始状态：在电机初始状态下，磁阻切换器将磁通量导向转子的一个极性，使得转子与定子之间存在磁阻。 2. 通电启动：当电源给电机提供电流时，电流通过定子线圈，产生磁场。此时，由于磁阻切换器的作用，磁通量无法直接通过转子，导致转子受到磁阻的阻碍，无法自由转动。
3. 磁阻切换：在转子受到磁阻的阻碍时，磁阻切换器会切换磁通的路径，使得磁通量可以通过转子。通过切换，磁通量的路径发生变化，从而改变了转子所受到的磁阻大小。 4. 磁阻变化：磁阻切换后，转子所受到的磁阻发生变化，转子受到的力矩也随之改变。根据磁阻效应的原理，当转子在磁阻变化的作用下，会趋向于转到较小磁阻路径的方向运动。 5. 转动运行：当转子受到磁阻的作用，趋向于转到较小磁阻路径的方向运动时，电机开始转动。转子的转动会继续改变磁阻切换器的状态，从而引起磁通量的改变，进一步推动转子的转动。这样就实现了电能向机械能的转换，使得电机正常运行。 四、优势和应用 开关磁阻电机具有以下优势： 1. 结构简单：相比传统的电机结构，开关磁阻电机的结构较为简单，减少了动力传输的损耗。 2. 超低速驱动：开关磁阻电机具有较好的低速性能，在一些特殊应用中具有优势。 3. 节能环保：开关磁阻电机的能效较高，能够有效节约能源和减少环境污染。 开关磁阻电机的应用非常广泛，例如： 1. 家电领域：开关磁阻电机可以用于洗衣机、冰箱、空调等家电产
电机的分类及应用 导语：电机根据不同的应用会有不同的设计和驱动方式，乍看下好像选型非常复杂，因此为了人们根据旋转电机的用途，进行了基本的分类。下面我们将逐步介绍电机中最有代表性、最常用、最基本的电机——控制电机和功率电机以及信号电机。 众所周知，电机是传动以及控制系统中的重要组成部分，随着现代科学技术的发展，电机在实际应用中的重点已经开始从过去简单的传动向复杂的控制转移；尤其是对电机的速度、位置、转矩的精确控制。但电机根据不同的应用会有不同的设计和驱动方式，乍看下好像选型非常复杂，因此为了人们根据旋转电机的用途，进行了基本的分类。下面我们将逐步介绍电机中最有代表性、最常用、最基本的电机——控制电机和功率电机以及信号电机。 控制电机 控制电机主要是应用在精确的转速、位置控制上，在控制系统中作为“执行机构”。可分成伺服电机、步进电机、力矩电机、开关磁阻电机、直流无刷电机等几类。 1.伺服电机
伺服电机广泛应用于各种控制系统中，能将输入的电压信号转换为电机轴上的机械输出量，拖动被控制元件，从而达到控制目的。一般地，伺服电机要求电机的转速要受所加电压信号的控制；转速能够随着所加电压信号的变化而连续变化；转矩能通过控制器输出的电流进行控制；电机的反映要快、体积要小、控制功率要小。伺服电机主要应用在各种运动控制系统中，尤其是随动系统。 伺服电机有直流和交流之分，最早的伺服电机是一般的直流电机，在控制精度不高的情况下，才采用一般的直流电机做伺服电机。当前随着永磁同步电机技术的飞速发展，绝大部分的伺服电机是指交流永磁同步伺服电机或者直流无刷电机。 2.步进电机 所谓步进电机就是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构；更通俗一点讲：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度。我们可以通过控制脉冲的个数来控制电机的角位移量，从而达到精确定位的目的；同时还可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。目前，比较常用的步进电机包括反应式步进电机（VR）、永磁式步进电机（PM）、混合式步进电机（HB）和单相式步进电机等。
开关磁阻电机驱动的双臂机械手运动学求解 李红伟 双臂机械手是一种常见的机械装置，用于工业生产中的物料搬运和加工操作。其中，开关磁阻电机是一种用于驱动双臂机械手的电动机。本文将详细介绍双臂机械手的运动学求解和开关磁阻电机的工作原理，旨在帮助读者更好地了解和应用这一技术。 首先，我们来了解一下双臂机械手的运动学求解。双臂机械手通常由两个运动自由度较高的机械臂组成，分别称为主臂和从臂。主臂和从臂可分别沿水平和垂直方向移动，并且可以在三维空间内取得任意位置和姿态。为了准确控制机械手的姿态和位置，需要对其进行运动学求解。 运动学求解可以通过将机械手分解为多个刚体杆件，并考虑各个杆件之间的相对关系来实现。利用旋量和坐标变换的知识，可以建立从关节角度到末端执行器姿态的数学模型。然后，通过求解这个数学模型，就能够获得机械手在给定关节角度下的姿态和位置。 接下来，我们来介绍一下开关磁阻电机的工作原理。开关磁阻电机是一种特殊的电动机，它采用磁阻转矩的工作原理来驱动机械手的运动。它由定子和转子两部分组成，定子上有多个线圈，转子上有多个磁导体片。
当电流通过定子线圈时，会在定子上产生一个磁场。而当转子上 的磁导体片进入到这个磁场中时，会受到磁力的作用，从而产生一个 转矩。通过控制电流的大小和方向，可以控制磁场的强弱和方向，从 而实现对机械手的运动控制。 开关磁阻电机具有结构相对比较简单、响应速度快、功率密度高等特点， 广泛应用于各种需要高速运动和高精度定位的场合。双臂机械手正是 其中的一种典型应用场景。 在使用双臂机械手时，需要根据具体的任务需求和工作环境来选 择合适的运动学求解方法和开关磁阻电机参数。例如，对需要进行 高精度定位的任务，可以选择较高精度的运动学求解方法和驱动电机；对于需要较快响应速度的任务，可以选择响应速度较快的开关磁阻电机。 总之，双臂机械手的运动学求解和开关磁阻电机的工作原理是理 解和应用该技术的关键。通过深入了解这些知识，我们能更好地掌 握和使用双臂机械手，为工业生产带来更高的效益和准确性。相信读 者通过阅读本文，可以对这一技术有一个生动、全面和有指导意义的 认识。
开关磁阻电机的书籍 开关磁阻电机是一种新型的无刷直流电机，具有较高的效率、可靠性和控制性能，被广泛应用于工业自动化、医疗设备、家用电器等领域。下面介绍一些关于开关磁阻电机的相关参考书籍，希望对您有所帮助。 1. 《开关磁阻电机技术》 作者：王正驰 出版时间：2014年 本书介绍了开关磁阻电机的原理、结构和性能特点，详细讲 解了其控制方法和电流调制技术。内容包括开关磁阻电机的基本理论、电流调制技术、控制方法、矢量控制、电机参数辨识和控制系统等。适合从事电机控制领域研究的专业技术人员阅读。 2. 《开关磁阻电机原理与控制》 作者：付雪松、谢培浩 出版时间：2015年 本书从电机原理入手，全面介绍了开关磁阻电机的结构、工 作原理和控制方法。内容包括电机的数学模型与传统控制方法、四象限运行原理与控制方案、磁阻伺服电机控制系统、开关磁阻电机的应用等。适合电机控制领域的研究人员、工程师和学生阅读。 3. 《开关磁阻电机理论与控制技术》 作者：张保东 出版时间：2011年
本书系统地介绍了开关磁阻电机的理论与控制技术，在理论 部分详细讲解了开关磁阻电机的基础原理和特性；在控制技术部分，重点介绍了开关磁阻电机的速度控制、定向控制和位置控制等方面的方法。图文并茂、详细全面，适合电机控制系统的设计与应用工程师、学生等阅读参考。 4. 《开关磁阻电机设计与控制》 作者：孙立元、胡炯、张洪军 出版时间：2017年 本书主要介绍了开关磁阻电机的设计和控制方法，包括电机 参数的选择和计算、电机控制系统的设计和调试等内容。书中还附有实例分析与设计案例，对读者进行实际应用指导。适合电气、自动化、机械等专业相关专业的学生和工程师阅读。 5. 《开关磁阻电机原理与控制技术》 作者：邓亚文、李淏、王斌 出版时间：2017年 本书介绍了开关磁阻电机的原理、结构和控制方法，特别注 重了磁场磁阻变化的物理原理和换向过程的控制技术，对开关磁阻电机的运行特性和控制技术进行了详细阐述。适合电气、自动化、机械等专业相关专业的学生和工程师阅读。 这些书籍从不同角度、不同层次介绍了开关磁阻电机的原理、结构和控制技术，对于电机控制领域的专业技术人员以及相关学生有较高的参考价值。通过阅读这些书籍，读者可以系统地了解开关磁阻电机的基础原理和特性，掌握其控制方法和技术，进一步提高在实际工程中的应用能力。
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所组成，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最终的原因之一。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。由此能够看出，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。 图1-2开关磁阻电机调速系统构成