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开关磁阻电机SwitchReluctanceMachine开关磁阻电机及其发展开关磁阻电机的工作原理开关磁阻电机的控制系统及其实现开关磁阻电机存在的问题及其发展方向１开关磁阻电机及其发展1.1开关磁阻电机驱动系统ＳＲＤ1.1.1开关磁阻电机由同步电机的功角特性可知，凸极电机的电磁功率:SR电机四相8/6极SR电机定转子实物1.1.2功率变换器1.1.3控制器和位置检测器1.2开关磁阻电动机的基本工作原理连续不断按U-V-W-R-U的顺序分别通电，电动机内磁场沿U-V-W-R-U的顺序移动转子沿U-R’-W’-V’方向即逆序转动改变通电的顺序，转子旋转方向改变改变电流的方向，转子旋转方向不变每改变通电一次，定子磁场轴线移动2π/Ns空间角，转子则每次转过τ/m极距1.3开关磁阻电机传动系统的特点有转据脉动转矩由一系列脉冲转矩叠加而成，且有双凸极结构和磁路非线性，合成转据不是恒定转据，有一定的谐波分量噪声与振动大出线头多1.4开关磁阻电机发展概况电动车驱动系统家用电器(洗衣机食品加工机械)通用工业（风机泵压缩机龙门刨印花机器）伺服与调速系统牵引电机高转速电机（纺织机航空发动机电动工具离心传动）英、美、加、前南斯拉夫、埃及、土耳其美空军和GE公司联合开发航空发动用SRD启动/发电机系统30kW270V52000r/min250kW270V23000r/min我国研制了50W~30kW20个规格SRD北京纺织研究所、华工、南航、东南、浙大1.4.2开关磁阻电机的相数和结构2SR电机的基本电磁关系及运行原理理想SR模型定子绕阻电感L与绕阻电流i无关极尖的磁通边缘效应忽略不计磁导率μ∞忽略所有功率损耗开关动作瞬时完成转子旋转角速度Ω=C2.1电感与转子位置角的关系βs表示定子齿极极弧宽度（角度）2.2绕组磁链令开关合闸瞬间（t=0）为初始状态一相绕组在通电、断电的一个变化周期内2.2.2开关磁阻电机的磁路及磁链（1）定子齿极的磁通（2）定子轭中的磁通2.3绕组电流由于L(θ）是分段函数，对应的在一定的电压和转速条件下，i=f(θ)也是一个分段函数。θ2～θ3当电机低速运行时，im很大，必须限幅得到SR电动机各部分的磁通、磁阻不同转子位置角下的磁化曲线ψ＝f(i)。SR电机线性模型2.5转矩与功率2.6开关磁阻电机中的能量关系当开关导通，单位时间内输入电能ui一部分增加磁场储能一部分转化为机械能开关磁阻电机的数学模型2.8SR电动机的运行状态与控制方式2.8.1起动运行2.8.2开关磁阻电动机的稳态运行基速以下，φ及i均随n减小而增大，为限制φmax和i，需要调节电压Us和开关角θon，θoff。保持恒转矩，固定θon，θoff，斩波控制外加Us电流限制CCC电流PWM控制电压PWM控制Vg-VfUs（有效宽度）基速以上，开关器件导通时间短，i较小n，Φ或i以n－1，T以n－2通过调节（增大）导通角θc＝θoff－θon使n，Φ或i以n－1/2，T以n－1恒功率输出导通角θc增大有极限，一般不超过τ/2,即存在第二转速，超过此转速，T与n2成反比，即呈串励特性Φmax、imax下，临界转速n1，第一临界转速（基速），最大转矩时的最高速度u=umax，θc=π/Nr和最佳触发角θon条件下，能达到最大功率时的最高转速，第二临界转速n23开关磁阻电机存在的问题及其发展方向3.1减小开关磁阻电机的转矩脉动3.2SR电机的噪声及其抑制通电产生磁吸力切向力脉动性转子运行不稳振动转轴和端盖发出噪声不是主要噪声源，只是潜在的噪声源，有可能引起负载系统的谐振径向力脉动的力波,在定、转子齿对槽位置时最小,齿对齿位置时最大转子是实心柱体,刚性,基本不受影响定子是壳体结构,不可避免地产生压缩形变而振动,发出噪声是主要的噪声源，一旦径向磁吸力的谐波频率与定子的固有频率重合,噪声将会十分严重.3.2.2SR电机噪声的抑制方法(1)进一步完善SR电机的设计理论，建立一套效率高、适用于工程设计要求的优化设计方法。结构形式电磁场分析电磁设计性能计算及参数优化SR电机的非线性性能分析和计算较为困难。采用二维非线性有限元方法分析SR电机内的饱和磁场具有局限性:第一，对以磁路为基础的设计方法研究不够；第二，现有场的方法精度有待提高，应计及端部效应，开展SR电机三维场的研究。在此基础上，开展计算机辅助设计，向智能化方向发展。(2)加强对铁心损耗理论的研究供电电压及电流波形复杂，一般为单向脉动的非正弦波，定、转子各部分铁心中磁密变化规律也不相同，对定、转子铁心损耗的计算与测量困难。多是通过实验数据将铁损、铜损及机械损耗进行分离的方法计算铁耗，所以，应寻找建立准确、实用的铁心损耗计算模型和分析测试手段。(3)加强对转矩脉动及噪声的理论研究，提高SR电机的功率因