《新能源汽車技術(shù)》課件-開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理

開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理PART01學(xué)習(xí)目標(biāo)目錄PART03學(xué)習(xí)準(zhǔn)備PART04學(xué)習(xí)小結(jié)01020301學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)目標(biāo)123能說(shuō)出開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的結(jié)構(gòu)；能描述開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的原理；能敘述開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)特點(diǎn)；02學(xué)習(xí)準(zhǔn)備學(xué)習(xí)準(zhǔn)備開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)（SwitchReluctanceMachine，SRM）作為一種新型電機(jī)，相比其他類型的驅(qū)動(dòng)電機(jī)而言，開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的結(jié)構(gòu)最為簡(jiǎn)單。開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)總成解剖圖如圖所示，主要有定子繞組、轉(zhuǎn)子凸極等組成。開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)總成解剖圖學(xué)習(xí)準(zhǔn)備1定子與轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)定子與轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)如圖所示。定子鐵芯由硅鋼片疊制而成，在定子凸極上繞有線圈（定子繞組），把徑向相對(duì)的兩個(gè)繞組串聯(lián)成一個(gè)磁極，稱一相。轉(zhuǎn)子是由轉(zhuǎn)子軸和轉(zhuǎn)子鐵芯所組成，轉(zhuǎn)子上既沒(méi)有繞組也沒(méi)有永磁體。轉(zhuǎn)子鐵芯為凸極結(jié)構(gòu)，為磁場(chǎng)提供磁路。開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的定子與轉(zhuǎn)子學(xué)習(xí)準(zhǔn)備開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)常用的相數(shù)與極數(shù)組合見(jiàn)下表。相數(shù)定子極數(shù)轉(zhuǎn)子極數(shù)2428436264681284865104學(xué)習(xí)準(zhǔn)備2開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)工作原理

磁阻電動(dòng)機(jī)運(yùn)用磁阻最小原理，又由于線圈電流通斷、磁通狀態(tài)直接受開(kāi)關(guān)控制，故稱為開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)。學(xué)習(xí)準(zhǔn)備它的運(yùn)行遵循磁阻最小原理，即：磁通總要沿最小路徑閉合，轉(zhuǎn)子凸極軸線總趨向于電子產(chǎn)生磁通軸線對(duì)齊。當(dāng)定子某相繞組通電勵(lì)磁，產(chǎn)生的磁場(chǎng)磁力線由于扭曲而引起切向磁拉力，以使相近轉(zhuǎn)子凸極軸線旋轉(zhuǎn)到與定子的電勵(lì)磁軸線相對(duì)齊位置，由于其“對(duì)齊”趨勢(shì)使磁阻電機(jī)產(chǎn)生特有的有效電磁磁阻轉(zhuǎn)矩。以三相6/4極開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)為例，U、V、W相線圈由功率開(kāi)關(guān)BG1、BG2、BG3控制電流通斷，并約定轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)前的轉(zhuǎn)角為0o。三相6/4極開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)及功率變換器如下圖所示。三相6/4極開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)及功率變換器學(xué)習(xí)準(zhǔn)備U相線圈接通電源產(chǎn)生磁通，磁力線從最近的轉(zhuǎn)子齒極通過(guò)轉(zhuǎn)子鐵芯，磁力線可看成極有彈力的線，在磁力的牽引下轉(zhuǎn)子開(kāi)始異時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；中間圖是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)了10o的圖，右面圖是轉(zhuǎn)到20o的圖，磁力一直牽引轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到30o為止，到了30o轉(zhuǎn)子不再轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)磁路最短。三相6/4極開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)U相通電如圖所示。學(xué)習(xí)準(zhǔn)備

為了使轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到30o前切斷U相電源，并在30o時(shí)接通V相電源，磁通從最近的轉(zhuǎn)子齒極通過(guò)轉(zhuǎn)子鐵芯，三相6/4極開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)V相通電如圖所示，轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。中間圖是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到40o的圖，右面圖是轉(zhuǎn)到50o的圖，磁力一直牽引轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到60o為止。學(xué)習(xí)準(zhǔn)備在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到60o前切斷V相電源，并在60o時(shí)接通W相電源，磁通從最近的轉(zhuǎn)子齒極通過(guò)轉(zhuǎn)子鐵芯，三相6/4極開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)W相通電如圖所示。轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，中間圖是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到70o的圖，右面圖是轉(zhuǎn)到80o的圖，磁力一直牽引轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到90o為止。學(xué)習(xí)準(zhǔn)備3開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)主要由開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)（SRM）、功率變換器、電子控制器、位置檢測(cè)器、電流檢測(cè)器等構(gòu)成，開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)構(gòu)成如圖所示。

開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)構(gòu)成學(xué)習(xí)準(zhǔn)備4開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)特點(diǎn)

開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)和控制簡(jiǎn)單、力矩大，可靠性高，成本低，起動(dòng)制動(dòng)性能好，運(yùn)行效率高；功率變換器電路簡(jiǎn)單；可以在寬廣的速度和負(fù)載范圍內(nèi)運(yùn)行；起動(dòng)電流小，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩矩大；冗錯(cuò)能力強(qiáng)，在缺相情況下仍能可靠運(yùn)行。主要缺點(diǎn)有：由于電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)較大，振動(dòng)與噪聲較嚴(yán)重；功率開(kāi)關(guān)元件關(guān)斷時(shí)電機(jī)定子繞組端部及開(kāi)關(guān)器件上產(chǎn)生較高的電壓尖峰。產(chǎn)生振動(dòng)與噪音的主要原因是當(dāng)定子各相繞組依序輪流通電時(shí)電機(jī)產(chǎn)生的合成轉(zhuǎn)矩具有明顯的脈動(dòng)，另外，齒極所受徑向磁拉