开关磁阻电机ppt课件

电动机根据转矩产生的机理可以大致分开。 一个是基于电磁作用原理的转矩，另一个是由磁阻变化原理产生的转矩。 在第一类电动机中，运动是固定、转子两个磁场相互作用的结果。 这种相互作用会产生使两个磁场相同方向的电磁转矩，这类似于两个磁铁的同极性相斥，异极性相吸引的现象。 目前，大多数电机都遵循这一原理。 例如一般的直流电机或交流电机。 第二类电动机的运动是由固定的，转子之间气隙磁阻的变化而产生的。 通过定子绕组，产生单相磁场，相应地铀必须遵循“磁阻最小的原则”，磁通总是沿着磁阻最小的路径闭合。 因此，如果转子的轴线与定子磁极的轴线不一致，则共用磁阻作用于转子，在磁阻最小的位置产生转矩。 也就是说，两轴线重叠的位置类似于磁铁吸引铁质物质的现象。 开关磁阻电动机是这种类型的电动机。 2种不同机构的马达，1、开关磁阻马达的最初文献可追溯到1838年，英国学者Davidson制造了推动电池机车的驱动系统。 70年代左右，英国Leeds大学步进电机和磁阻电机研究小组开发了现代开关磁阻电机的试制品。 1980年，罗森及其同事在ICEM会议上发表了着名论文开关磁阻电机，系统介绍了他们的工作成果，阐述了SR电机的原理和设计特点，在国际上奠定了现代SR电机的地位，也表明SRD已获得国际认证。 从此世界上许多学者被投入SR电机的研究领域。 直到前几天，在SRD系统的开发中，英国一直在国际上处于领先地位。 除了英国，美国、中国、加拿大、印度、韩国等国家也在进行SRD系统的研究。 经过20多年的研究和改进，SRD性能不断提高，目前在数百瓦到数百千瓦的功率范围内，性能可以比其他形式的电机低。 开关磁阻电动机的发展历史，2，2.1SRD传动系统，2.1.1SRD传动系统的结构，3，2.1.1 SRD传动系统的结构，4，SR电动机固定，转子实结构，5，SR电动机固定，转子实结构，6，动作机构，开关磁阻电动机的动作机构，磁通总是磁通固定，转子齿的中心线不一致，磁传导不是最大时，磁场产生磁性拉伸力，形成磁阻转矩，使转子旋转到磁传导最大的位置。 当电流依次流过定子的各相绕组时，电动机的转子逐步向与通电相序相反的方向旋转。 改变定子各相的通电顺序，马达就会改变旋转方向。 但是，相电流的流通方向的变化不影响转子的转向。 7、一、开关磁阻电动机(SwitchedReluctanceMotor)1.结构特征在于，1定子和转子都是凸极结构，2定子上的空间的相对的2极上的线圈串联或并联地构成单相绕组3定子集中绕组电阻，绕组被单向通电，4转子上的无绕组5最多八、八、 2.1.2运行原理：磁阻最小原理、电机原理演示、磁通始终沿着磁阻最小路径关闭，一定形状的铁心移动到最小磁阻位置时， 必须使自身轴线与主磁场的轴线一致，与a-a通电1-1a-a重叠，与b-b通电2-2b-b重叠，与c-c通电3-3c-c重叠，与d-d通电1-1d-d重叠，依次对A-B-C-D线圈通电，转子的逆励磁顺序方向连续旋转，9，以下称为开关电机定子铁心有6个齿，由导磁率良好的硅钢板冲裁。 电动机的转子铁心有4个齿，从导磁率好的硅钢板上冲压出来。 10、由于定子和转子都有突起的齿极，这种形式也称为双凸极结构。 在定子齿上卷绕有用于向电动机供给工作磁场的线圈(定子绕组)。 转子无线圈是磁阻电机的主要特点.11、说明电动机的工作原理时，通电导线在磁场中受力说明电动机的旋转道理，磁阻电动机的转子上没有绕组，那么转子是以什么样的力旋转的？ 磁阻电动机沿着磁阻最小的原理，即磁通总是磁阻最小的路径闭合，用磁吸引力拉动转子的旋转。 12、用图示说明转子的动作原理，以下是磁阻电动机的主视图，在定子的6个齿上卷绕线圈，径向对置的2个线圈连接而构成“相”，该电动机为3相，将定子和转子的极数合起来，将该电动机称为三相6/4构造。 下图所示的a、b、c相线圈在后面分析磁路时很方便，不连接三相交流电。 13、下面是磁阻电机运行原理动画的画面。 可以看出磁阻电机是怎样旋转的。 图中的红色线圈是通电线圈，黄色线圈没有电流流过，通过定子和转子的深蓝色线将磁力线即转子启动前的旋转角设为0度。 从左图可以看出，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心，磁力线可视为极具弹力的线，通过磁力的牵引，转子开始逆时针旋转的中间图是转子旋转10度的图，右图是旋转20度的图，磁力是转子旋转30度的图14、为了使转子继续旋转，在转子旋转30度之前切断a相电源，接通b相电源30度，从磁通最接近的转子齿极通过转子铁心，参照下面的左图，转子继续旋转。 中间图是转子旋转40度的图，右图是旋转50度的图，磁力将转子拉伸到60度。 15、转子旋转60度前切断b相电源，以60度接通c相电源，从磁通最近的转子齿极通过转子铁芯，请参照下图。 转子继续旋转，中间图是转子旋转了70度的图，右图是旋转了80度的图，磁力被牵引到转子旋转了90度。 在转子达到90度之前切断c相电源，与转子达到90度的状态下从上一个0度开始时一样，重复上一个过程，接通a相电源，转子继续旋转，转子继续旋转，转子继续旋转。 这就是磁阻电机的工作原理。 因为是利用了磁阻的最小原理，所以被称为磁阻马达，并且由于线圈电流流过而直接对磁通状态进行开关控制，所以被称为开关磁阻马达。 16、向线圈供给电力的开关由开关晶体管进行，以下是三相线圈和开关晶体管的连接图，BG1、BG2、BG3是三个开关晶体管，分别控制三相线圈a、b、c的通电切断，与晶体管的旁边并联连接另外，电机通过磁阻动作，与磁通的方向无关，即与电流的方向无关，在上面的运转图中没有明确记载磁力线的方向。 在a、b、c各相的线圈轮上流过电视机很简单，实际上很复杂，线圈切断电源后产生的自感电流不会立即消失，因此为了增大必须提前切断电源回流的转矩，在相邻的相线圈上流过电流的时间部分重叠在调节转矩时也需要调整开关时间，由于各相线圈的导通和截止时间与转子定子之间的相对位置直接关系，因此在电动机上搭载有转子位置检测装置，提供了按时开关各相线圈电流的依据，哪个相线圈什么时候导通截止17、转速的计算、定子绕组为m相、定子齿数Ns=2m、转子齿数Nr。 对定子绕组交替通电1次后，转子只旋转转子的间距。 这样，定子必须依次通过Nr次的转子来旋转一周，因此，电动机转速n(r/min )与相绕组电压的开关频率fph之间的关系为：向定子相绕组供给电力的电力转换器的输出电流脉动频率为18、1，依次向A-B-C-A绕组通电，转子被反励磁通过改变绕组的导通顺序，可以改变电机的方向。 2、通电一周期、转子极距tr=360/Nr3、步进角qb=tr/m=360/(mNr)4、转矩方向与电流无关，但转矩有脉动.5、定，必须根据转子的相对位置投入激励。 不能像通常的异步电机那样直接接通电网运转，需要与控制器一起使用。 结论： 19、2.1.3开关磁阻电机的相数与结构、相数与级数的关系、1、为了避免单侧磁张力，径向必须对称，所以两个凸极的定子和转子槽数必须是偶数。 2、定子与转子的齿槽数不相等，但应尽量靠近。 如果定子和转子的槽数接近，则定子相绕组电感相对于旋转角的平均变化率有可能变大，因此是提高电动机输出的重要因素。 20、SR电机常用的相数与极数的组合21、相数3456789定子极数681012141618转子极数46810121416步角(度) 3015964.283.212.5、SR电机常用的方案、相数与转矩、 性能的关系：相数越大转矩脉动越小但成本越高，因此常用三相、四相的二相、单相SRM低于三相的SRM没有自启动能力，为22，(1)2- phase4stator pole/2 rotorepole，(2)4- phase8stator pole/2 3-phase6stator pole/4 rotorepole (4)5- phase 10 stator pole/8 rotor pole，23， 24、用永久磁铁辅助起动的单相SR电机、25、开关磁阻电机的优缺点、SR电机的转子没有什么形状的绕组、永久磁铁、滑环等，定子只有单纯的集中绕组，绕组端部短，没有过渡线，因此SR电机的结构是轿厢型感应电机SR电机材料利用系数高，与直流电机和感应电机相比，体积小，结实，维护量少。 由于SR电动机的转矩与电流的极性无关，仅需要一个方向的电流励磁，因此理论上在电力转换电路中仅需要一个能够按各相进行控制的开关元件，而且各能够控制的开关元件与电动机绕组串联连接，不存在像交流电动机PWM逆变器那样电源短路的危险SR电机的转子没有绕组，系统低速运行时，不仅转矩大，转子的发热也不严重。 SRD系统通过控制电流的导通、截止、电流振幅等，易于实现系统的软启动、四象限运行、宽恒功率范围。 SRD系统的耐故障性高，在缺相状态下也能准确地工作。 SR电机本来的转矩脉动大、噪声大的缺点可以通过技术的进步来解决。26，2.1.4 SRD的特征，1 )电动机结构简单，成本低，高速SR电动机转子无任何形式的绕组、永磁铁、滑环等，定子只有简单的集中绕组，绕组端部短，没有相间连接线，因此SR电动机结构比笼形感应电动机简单。 2 )功率电路之所以简单可靠，是因为电机转矩的方向与绕组电流的方向无关，只需要一个方向的绕组电流，所以功率电路能够按各相制作功率开关。27、SRD的特征：3 )各相独立工作，从能够构成可靠性极高的系统的电动机的电磁结构来看，各相的绕组和磁路相互独立，分别在一定轴角范围内产生电磁转矩。 如果不像一般的电动机那样通过各相的绕组和磁路的共同作用产生圆形的旋转磁场，电动机就不能正常运转。 4 )高启动转矩、低启动电流控制器从电源侧吸收少量电流，在电机侧得到大的启动转矩是本系统的一大特征。 (SR:0.4IN，1.4TNIM:6-7IN，2-3TN )，28，SRD的特点：5 )适合频繁起停和正反旋转运转的SRD系统具有的高起动转矩、低起动电流的特征是起动中的电流冲击小，电机和控制器的发热比连续额定运转时6 )控制参数多、调速性能好的开关磁阻电机的主要运行参数和常用方法至少有4种：相开通角、相关截止角、相电流振幅值、相绕组电压。29、7 )效率高、损耗小的SSD系统是一种非常高效的调速系统。 8 )机电统一协调设计可满足各种特殊使用要求。9 )缺点：转矩脉动、振动、噪声可以通过特殊设计克服，SRD特征： 30、31、SRD特征，SR电机结构简单，坚固，维护量小，功率转换电路简单，可靠性高，在宽速度和负载范围内高效运行控制容易，灵活，四象限运行启动电流小， 即使在起动转矩大、耐故障性强缺相的情况下转矩脉动大、振动和噪声大、31、2.1.5srd发展概况、7.5kW、150