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Ansys Maxwell 电机径向力波仿真

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径向磁通开关磁阻电机的发展历史及趋势

文献检索 径向磁通开关磁阻电机的发展历史及趋势 姓名 学号825 所在学院电气与电子工程学院 专业班级12电气7班 日期2014年12月26日

一、开关磁阻电机发展简介 开关磁阻电机是80年代初随着电力电子、微电脑和控制技术的迅猛发展而发展起来的一种新型调速驱动系统,具有结构简单、运行可靠及效率高等突出特点,成为交流电机调速系统、直流电机调速系统和无刷直流电机调速系统的强有力的竞争者,引起各国学者和企业界的广泛关注。跨国电机公司Emerson电气公司还将开关磁阻电机视为其下世纪调速驱动系统的新的技术、经济增长点。目前开关磁阻电机已广泛或开始应用于工业、航空业和家用电器等各个领域。 1970年,英国Leeds大学步进电机研究小组首创一个开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor, SRM)雏形,这是关于开关磁阻电机最早的研究。1972年,进一步对带半导体开关的小功率电动机(10w~1kw)进行了研究。到了1975年有了实质性的进展,并一直发展到可以为50kw的电瓶汽车提供装置。1980年在英国成立了开关磁阻电机驱动装置有限公司(SRD Ltd.),专门进行SRD系统的研究、开发和设计。1983年英国(SRD Ltd.)首先推出了SRD系列产品,该产品命名为OULTON。1984年TASC驱动系统公司也推出了他们的产品。另外SRD Ltd. 研制了一种适用于有轨电车的驱动系统,到1986年已运行500km。该产品的出现,在电气传动界引起不小的反响。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应用的一些变速传动系统。 从上世纪90年代国际会议的上有关SRD系统的文章来看,对SRD系统的研究工作已经从论证它的优点、开发应用阶段进入到设计理论、优化设计研究阶段。对SR电机、控制器、功率变换器等的运行理论、优化设计、结构形式等方面进行了更加深入的研究。 二、开关磁阻电机的分类 按气隙磁通方向分类方法将开关磁阻电机分为两类:径向磁通开关磁阻电机和横向磁通开关磁阻电机。这里,着重分析径向磁通开关磁阻电机。 1、径向气隙磁通 发电机依靠转子对定子的相对运动来发电,在定子与转子之间的间隙称为气隙。在传统电机结构中,定子在外围,转子在中间旋转,见图1右图,定子与转

开关磁阻电机及其调速系统

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

开关磁阻电动机的径向力计算_孙剑波

D 设计分析esign and analy sis 微特电机 2005年第1期 开关磁阻电动机的径向力计算 16  收稿日期:2004-03-18 开关磁阻电动机的径向力计算 孙剑波,詹琼华 (华中科技大学,湖北武汉430074) The Calculation of t he Radial Force of S w itched R eluct ance M ot or SUN J ian -bo ,ZHA N Q iong -hua (Huazhong University o f Science &Tec hno l o gy ,W uhan 430074,C hina ) 摘 要:噪声是开关磁阻电动机的主要缺点,而径向力是噪声的主要根源。利用二维有限元方法计算出开关磁阻电机的径向力,对于优化设计电动机结构以减小径向力的幅值,和优化换相时刻以减小径向力的变化,从而达到降低振动和噪声目的有很好的指导意义。 关键词:开关磁阻电动机;径向力;AN S Y S 中图分类号:T M 352 文献标识码:A 文章编号:1004-7018(2005)01-0016-03 Abstract :N o ise is t he pri ma ry de f ec t o f s w itched re l uctance m o t o r (SRM ),which is caused by t he rad i a l force .Two -di m en -si on fi n ite e l ement m ethod co m putes the radial f o rce i n SR M.It 's instruc tive t o opti m ize t he de sign o fm o t o r t o reduce the amp li -tude of radia l force and opti m ize the commu tati ve ti me to m i nis h the change of rad i a l force and consequen tl y achieve t he reduc tion of v i brati on and no ise . K eyword s :s w itched re l uc tance m o t o r ;rad i a l fo rce ;AN SYS 1引 言 开关磁阻电动机(简称SRM )具有一系列优点:结构简单坚固、维护量小,系统的容错能力强,在缺相情况下仍能可靠运行;起动及低速时转矩大、电流小,高速恒功率区范围宽、性能好,调速范围宽,在宽广的转速及功率范围内均有高效率而且有很好的鲁棒性。因此,20世纪90年代以来,已被越来越多地应用于电动车辆、矿山、油田、纺织机械等工业部门的驱动系统。特别是它较好的高速(超高速)性能 和较强的容错能力,使它在航空航天、高速离心机等 环境恶劣且安全性要求很高的领域得到广泛应用。 开关磁阻电动机存在噪声较大的缺点,阻碍了它在一些场合的推广应用。开关磁阻电动机的通电相定子极受脉动的径向磁拉力作用,使壳体结构的定子产生压缩形变而振动,构成了其噪声的主要根源。因此减小径向力的幅值,是抑制电动机噪声的有效途径。在电动机的设计阶段,若能准确地计算出电动机定子所受的径向力,将对后续工作以减小噪声有很好的指导意义。 本文利用有限元计算软件ANSYS 7.0求解出开关磁阻电动机内部的静态磁场,然后结合虚位移方法计算出电动机定子导通相磁极所受的径向力。 2S R M 工作原理简介 SR M 系双凸极变磁阻电动机,其定、转子的凸 极均由普通硅钢片叠压而成,且定转子极数不同。定子上装有简单的集中绕组,直径方向相对的两个绕组线圈相连接成为一相,转子没有绕组和永磁体。图1为一8/6极SR M 的磁场分布图。SR M 运行原理遵循磁阻最短路径原理,即磁通总要沿着磁阻最小的路径闭合,产生磁拉力形成磁阻性质的电磁转矩。因此,在图1中,磁阻性转矩将使转子逆时针旋转 。 图1 SR M 磁场分布图(-15°) 3S R M 运行噪声产生机理 开关磁阻电动机运行时,根据转子位置检测信 号导通相应的相绕组,产生正向磁阻性转矩拖动转子旋转。由于不断地换相,定子极将受到脉动的径向磁拉力作用,使壳体结构的定子产生压缩形变而振动(如图2所示),构成了其噪声的主要根源 。 图2 径向力引起铁心变形示意图

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。 图1-2开关磁阻电机调速系统构成

无轴承开关磁阻电机的转矩计算

无轴承开关磁阻电机的转矩计算 周爱民,王世山 南京航空航天大学自动化学院,江苏南京(210016) 摘 要 无轴承开关磁阻电机具有体积小、效率高的优点,分析了无轴承开关磁阻电机的电磁力产生的原理,用增强能量增量法推导计算了电机转矩的方程式,并使用有限元方法对电机的转矩进行了计算验证,分析了电机的转矩特性,给出了实现电机稳定运行的电流取值范围,为电机设计提供了参考。 关键词 无轴承;开关磁阻电机;增强能量增量法;有限元 中图分类号TM352 文献标识码A 文章编号1008-7281(2008)04-0001-04 Calculation for Torque of a Bearingless S w itched ReluctanceM otor Zhou A im in and W ang Shishan Abstrac t A bearing less s w itched re l u ctance m otor has t h e advantage of h i g h po w er density and h i g h effic i e ncy.The pr i n ciple of electr o m agnetic force i n beari n gless s w itched reluctance m o tor is analyzed.The equati o n ofm o tor torque is deri v ed by enhanced incre-m enta l energy m ethod and is ca lculated by finite e le m ent m e t h od,i n wh ich the torque characteristics are analyzed.The area of curren t that can ensure steady operati o n o fm otor is g iven,wh ich can prov i d e the reference fo r m otor design. Key words Beari n g less;s w itched reluctance m oto r;enhanced incre m en tal energy m ethod;fi n ite ele m entm ethod 0 引言 近年来随着无轴承技术的逐步成熟,无轴承电机发展迅速,将无轴承技术应用于开关磁阻电机,便形成了无轴承开关磁阻电机(BSRM)。无轴承开关磁阻电机的研究最初始于日本学者,他们的工作主要集中于建立BSRM的解析模型和控制方法。我国南京航空航天大学航空电源研究所也对BSR M进行了研究[1,2]。无轴承开关磁阻电机不仅拓展了无轴承电机的理论和应用范围,充分发挥了开关磁阻电机自身的高速适应性,也因为其对转子径向位置的有效控制而有望改善因不对称磁拉力造成的振动和噪声问题,而且无轴承开关磁阻电机具有功率密度大、体积小、效率高等优点,适合用作航空高速、超高速发动机,合乎未来全电飞机强生命力、低维修的发展方向的要求[3]。 无轴承开关磁阻电机的机械结构虽然与普通的开关磁阻电机相似,但由于无轴承开关磁阻电机磁场是在普通开关磁阻电机定子绕组上叠加了产生径向力的悬浮绕组,并对其电流加以合理控制,使径向悬浮力绕组产生的磁场和电机定子绕组产生的磁场合成一个整体,因而电机的转动和悬浮之间存在强耦合,因此无轴承开关磁阻电机是一个相对于普通开关磁阻电机更为复杂的非线性系统,其转矩的产生也更为复杂。 本文以一台BSR M12/87.5k W电机为例,在论述无轴承开关磁阻电机定转子结构与运行原理的基础上,运用增强能量增量法推导了求解电机转矩的方程式,并借助ANSYS软件计算磁场分析电磁转矩结果,对所提出方法的计算精度进行了验证,并得出一些有益的结论。 1 电机绕组结构与电磁力产生原理 图1为12/8极无轴承开关磁阻电动机的A相绕组结构。由图1可以看出:转矩绕组N ma 由4极串联而成,定子极A1、A3和A2、A4上分别叠加了径向悬浮力绕组N sa1和N sa2,每套悬浮力绕组由径向相对的两极串联而成。这样对于一个磁悬浮开关磁阻电动机每相均有3套绕组,1套转矩绕组N ma和对应的2套径向悬浮力绕组N s1、N s2,每套绕组单独施加控制电流。 图1中直角坐标X和Y指示N sa1和N sa2绕组产生磁通势的方向,当分析A相绕组时,假设坐 1

开关磁阻电机原理动画演示_说明

开关磁阻电动机原理 资料来源:https://www.doczj.com/doc/d310128423.html,/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。 磁阻电机工作原理示意图-1 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,见下左图,于是转子继续转动。中间图是转子转到40度的图,右面图是转到50度的图,磁力一直牵引转子转到60度为止。 磁阻电机工作原理示意图-2

开关磁阻电机原理和应用

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

开关磁阻电机的原理及其控制系统

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。此时打开A相开关S1, S2,合上B相开关,即在A相断电的同时B相通电,建立以B相定子磁极为轴线的磁场,电动机内磁场沿顺时针方向转过300,转子在磁场磁拉力的作用下继续沿着逆时针方向转过15,。依此类推,定子绕组A-B-C三相轮流通电一次,转子逆时针转动了一个转子极距Tr(T.=2π/N,),对于三相12/8极开关磁阻电机,45,定子磁极产生的磁场轴线则顺时针移动了3×30'=90'空间角。可T=3600/8=o 见,连续不断地按A-B-C-A的顺序分别给定子各相绕组通电,电动机内磁场轴线沿A-B-C-A的方向不断移动,转子沿A-C-B-A的方向逆时针旋转。如果按 A-C-B-A的顺序给定子各相绕组轮流通电,则磁场沿着A-C-B-A的方向转动,转子则沿着与之相反的A-B-C-A方向顺时针旋转。 二、开关磁阻电机的控制原理 传统的PID控制一方面参数的整定没有实现自动化,另一方面这种控制必须精确地确定对象模型。而开关磁阻电动机( SRM) 得不到精确的数学模型, 控制参数变化和非线性, 使得固定参数的PID 控制不能使开关磁阻电动机控制系统在各种工况下保持设计时的性能指标。

开关磁阻电机

开关磁阻电机 Switched Reluctance Drive system, SRD 开关磁阻电机驱动系统(Switched Reluctance Drive system, SRD)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,起动及低速时转矩大、电流小;高速恒功率区范围宽、性能好,在宽广转速和功率范围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电机驱动系统在家用电器、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臵。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。 开关磁阻电机的发展概况和发展趋势 “开关磁阻电机(Switched reluctance motor)”一词源见于美国学者S.A.Nasarl969年所撰论文,它描述了这种电机的两个基本特征:①开关性——电机必须工作在一种连续的开关模式,这是为什么在各种新型功率半导体器件可以获得后这种电机才得以发展的主要原因;②磁阻性——它是真正的磁阻电机,定、转子具有可变磁阻磁路,更确切地说,是一种双凸极电机。开关磁阻电机的概念实际非常久远,可以追溯到19世纪称为“电磁发动机”的发明,这也是现代步进电机的先驱。在美国,这种电机常常被称为“可变磁阻电机(variable reluctance motor, VR电机)”一词, 但是VR电机也是步进电机的一种形式,容易引起混淆。有时人们也用“无刷磁阻电机(Brushless reluctance motor)”一词,以强调这种电机的无刷性。“电子换向磁阻电机(Electronically commutated reluctance motor)”一词也曾采用,从工作原理来看,甚至比“开关磁阻”的说法更准确—些,但也容易与电子换向的水磁直流电机相混淆。毫无疑问,正是由于英国P.J.Lawrenson教授及其同事们的杰出贡献,赋予了现代SR电机新的意义,开关磁阻电机一词也因此逐渐为人们所接受和采用。 从电机结构和运行原理上看,SR电机与大步距角的反应式步进电机十分相似,因此有人将SR电机看成是一种高速大步距角的步进电机。但事实上,两者是有本质差别的,这种差别体现在电机设计、控制方法、性能特性和应用场合等方面,见表11-1。

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