磁阻電機的案例
案例分享：某開關磁阻電機電磁計算
開關磁阻電機電磁計算分析在電機設計、性能預測、降低成本、提高效率和可靠性以及智能化設計等方面都具有重要的必要性。因此，在開關磁阻電機的設計和開發(fā)過程中，進行電磁計算分析是不可或缺的一環(huán)。開關磁阻電機的電磁計算涉及多個方面，包括磁鏈、電感、電磁力、電磁轉矩等。
電磁計算分析能夠準確預測開關磁阻電機的各項性能參數，如轉矩、轉速、效率、功率因數等。這些性能參數是電機設計和選型的重要依據。通過電磁計算分析，設計師可以針對特定應用需求，對電機的結構參數進行優(yōu)化設計，從而得到性能更佳的電機產品。開關磁阻電機的效率與其電磁設計密切相關。通過電磁計算分析，可以找出影響電機效率的關鍵因素，如磁通分布、鐵損、銅損等，并據此對電機進行優(yōu)化設計，優(yōu)化后的電機能夠減少能量損失，提高能量轉換效率，從而降低運行成本。
建模設置
1）幾何建模
建立三相18-12開關磁阻電機1/3模型，如圖所示。1/3模型中包括定子、轉子、繞組以及求解域。
圖1 三相18-12開關磁阻電機
2）材料設置
三相18-12開關磁阻電機模型中有三種材料，材料的電磁屬性如表所示。
其中繞組線圈使用紫銅材料，定轉子硅鋼片使用DW310-50材料，其余為空氣。DW310-50為非線性磁導率，該材料的B-H曲線（以DW310-15材料B-H曲線代替）如圖所示。
圖2 DW310-15B-H曲線
3）邊界設置
根據電機結構和繞組分相規(guī)則，該開關磁阻電機1/3模型采用對稱邊界，并且設置定子最外邊為磁力線平行邊界，如圖所示。
圖3 對稱邊界與磁力線平行邊界
設置定轉子之間氣隙的中心線為滑移界面，并且設置滑移界面內的區(qū)域為運動區(qū)域，如圖所示。
展開 同步磁阻電機的設計
來源：杭州易泰達科技 作者：朱彤華
引言
近年由于稀土磁鋼的價格大幅度波動，在很大程度上影響了稀土永磁同步電機的推廣應用。通常，稀土磁鋼的價格占電機總價格的 20% 左右，減少甚至消除這部分成本能顯著降低電機的成本。另一方面，由于其他類型的電機，如直流電機，開關磁阻電機，感應電機等在控制上都有不同的弱點，難以取代同步電機在工業(yè)上的應用，因此，研發(fā)不使用稀土磁鋼的同步電機就提上了議事日程。
同步磁阻電機的結構特點
同步磁阻電機不使用稀土磁鋼，可以看成是永磁同步電機的一個特例，從永磁同步電機的轉矩公式可以看出：
te=p[ψf iq+(Ld-Lq)id iq ]
前一項是永磁轉矩， 后一項是磁阻轉矩，而同步磁阻電機是僅利用磁阻轉矩的電機， 其轉矩公式就是 :
te=p[(Ld-Lq)id iq ]
同步磁阻電機的定子結構和永磁同步電機的一樣，而轉子結構比較特殊，通常有如下幾種：
為了提高交直軸電感的差，需要提高直軸電感，并降低交軸電感，又由于電機內的磁場需要由定子電流產生，所以電機必須使用盡可能小的氣隙，減少勵磁電流，提高功率因數；盡量保證漏感處于較低水平，亦即保證槽漏感，端部漏感，諧波漏感，等均較低，因此經過分析，需要使用多層磁障的轉子結構來設計同步磁阻電機。
同步磁阻電機的控制及性能特點
同步磁阻電機可以采用多種控制方式，DTC 直接轉矩控制是其中的一種。DTC 是以電機的轉矩為控制目標，在控制中不使用計算量大的矢量變換，所以控制速度快， 對控制器 MCU 的要求低，動態(tài)性能好，同時對電機參數的敏感性降低，控制可靠性提高。
展開 同步磁阻電機原理&結構介紹
同步磁阻電機是一種同步電動機，其轉矩是由于轉子的正交軸和直軸的磁導率（磁導率）不等而產生的，它沒有勵磁繞組或永磁體 。
同步磁阻電機的構造
磁阻電機的定子可以是分布式和集中式繞組，由框架和帶繞組的鐵芯組成。
同步磁阻電機
分布式繞組同步磁阻電機定子
磁阻電機的轉子分為三種主要類型：凸極轉子、軸向疊片轉子和橫向疊片轉子。
帶凸極轉子
軸向疊片轉子
橫向疊片轉子
同步磁阻電機的工作原理
通過定子繞組的交流電在電動機的氣隙中產生旋轉磁場。當轉子試圖通過施加的磁場建立其最具導磁性的軸（d 軸）以最小化磁路中的磁阻（磁阻）時，會產生扭矩。轉矩的幅度與直接 Ld 和正交 Lq 電感之間的差值成正比。因此，差異越大，產生的扭矩就越大。
同步電機的磁場線
可以借助下圖解釋主要思想。由各向異性材料組成的物體“a”沿d軸和q軸具有不同的電導率，而物體“b”的各向同性磁性材料在所有方向上具有相同的電導率。如果 d 軸和磁場線之間存在角度，則施加到各向異性物體“a”的磁場會產生扭矩。顯然，如果物體“a”的 d 軸與磁場線不重合，物體就會在磁場中引入畸變。在這種情況下，扭曲磁力線的方向將與物體的 q 軸重合。
在磁場中具有各向異性幾何形狀 (a) 和各向同性幾何形狀 (b) 的物體
具有各向異性幾何形狀的物體周圍的磁場線
在同步磁阻電機中，磁場由正弦分布的定子繞組產生。磁場以同步速度旋轉，可視為正弦曲線。在這種情況下，總會有一個扭矩旨在通過減少沿 q 軸的場失真（δ→0）來降低整個系統(tǒng)的勢能。如果角度δ保持不變，例如通過控制磁場，那么電磁能將不斷地轉化為機械能。定子電流負責磁化并產生試圖減少磁場失真的轉矩。
展開 【設計】混合式磁鋼轉子結構的電動車用永磁磁阻電機優(yōu)化設計
與開關磁阻電機相比，同步磁阻電機在轉矩脈動、振動噪聲方面占據優(yōu)勢，但其驅動電路需采用六橋臂逆變器，使同步磁阻電機控制成本更高、難度更大；在轉矩密度、效率及功率因數方面，同步磁阻電機較永磁同步電機存在差距；轉矩脈動過大問題也是限制同步磁阻電機在電動車驅動系統(tǒng)中應用的重要因素。
永磁磁阻電機是同步磁阻電機的一種改進形式。由于其轉矩密度和功率密度高、凸極比大、調速性能優(yōu)異、效率高，且使用較少永磁體材料，成本低廉，近年來被廣泛應用于包含電動汽車在內的各個領域中。但永磁磁阻電機同樣存在轉矩脈動過大的問題。
至此，針對目前電動車用電機的稀土永磁成本過高的問題，本文提出了一種新型永磁磁阻電機，采用釹鐵硼和鐵氧體混合式磁鋼轉子結構。基于有限元仿真軟件JMAG，重點分析研究了新型永磁磁阻電機與原全釹鐵硼永磁同步電機在額定點轉矩、磁阻轉矩和凸極比上的差異。針對新型電機反電動勢諧波含量過高、轉矩脈動過大和轉矩輸出能力不足的問題，進一步提出一種切向混合式磁鋼轉子結構，分析優(yōu)化了切向混合磁鋼比例和位置參數。最終得到的新型永磁磁阻電機同時具有較高輸出轉矩、低轉矩脈動、高凸極比和低廉的成本。
展開 
直流勵磁同步電機和磁阻電機在新能源汽車中的應用
轉子無線勵磁原理示意圖：
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3.1.7 電勵磁同步電機的最大優(yōu)勢是磁場可控，通過控制轉子繞組電流大小，從而控制轉子磁場大小，實現(xiàn)主動控制磁場；特別是高速區(qū)域，達到提高效率、降低溫升、增大輸出功率軸向寬度的目的；而不是永磁同步電機的被動、不得不FOC增加直軸電流分量、達到增加直軸磁場的目的。從而降低高速區(qū)的相端電壓。轉子繞組電流可以通過PWM控制，調節(jié)不同占空比，調節(jié)平均勵磁電流大小，從而控制勵磁磁場。
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3.1.8 從扭矩-轉速特性案例可以看出，在高速區(qū)域，輸出功率并沒有下降太多，基本保持水平，這個原因就是因為電勵磁繞組的磁場可以主動控制，根據需要控制勵磁電流大小；而永磁同步電機需要FOC弱磁被動控制直軸磁場，產生多余的電能損耗，高速區(qū)和輸出功率下降幅度較大。
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3.2 磁阻同步電機
3.2.1 “控制器示意圖，三相電流示意圖”見“3.1 電勵磁同步電機”。
3.2.2 電勵磁同步電機與同步磁阻電機區(qū)別：
1) 轉子結構不同，電勵磁是繞組線圈產生磁場；而磁阻同步電機的轉子沒有任何稀土和繞組，只有硅鋼片鐵芯。
2) 原理上類似，只是磁阻同步電機完全依靠磁阻轉矩產生扭轉的驅動力矩，能量來源于定子繞組產生的旋轉磁場，根據磁場能力（磁力線）總是盡力流過磁阻小的轉子磁路路徑，對應的在轉子中產生了同等極數的旋轉磁場，伴著定子旋轉磁場同步轉動，實現(xiàn)電能到機械能的轉化。
3.2.3 電機剖視圖、磁化曲線磁路圖。
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3.2.4 磁阻同步電機有其先天的劣勢：轉矩脈動大、影響NVH效果。如下圖是轉矩脈動示意圖。
展開 高速開關磁阻電機電流換相的最優(yōu)控制
引 言
開關磁阻電機（SRM）具有結構簡單、轉子無繞組和永磁體，與其他電機相比較轉動慣量小，可以高速旋轉、可靠性高的優(yōu)點，增加了開關磁阻電機的使用范圍。但是SRM具有轉矩脈動大和噪聲大的缺點。精確控制需要精確的位置信號。合適的開關角隨著電流與轉速的不同而變化。這篇論文研究了離線狀態(tài)下的開關角。
電流換相過程中考慮了兩個不同的控制目標：
1、給定電流下的最大輸出轉矩；2、最小的轉矩脈動。開關角被看做相電流與轉速的函數。計算所得的最佳值被儲存到計算機系統(tǒng)中構成一個二維表格。
在SRD仿真模型上進行了優(yōu)化過程，并進行了進一步的實驗驗證。
SRM模型
通常做以下假設：定轉子尺寸是理想的，忽略渦流和相間互感。在此假設下，SRM的轉矩可以表示為每個相轉矩的和，每個相轉矩只與各自的相電流和轉子位置相關。相轉矩可以從磁鏈-電流-轉子位置角特性曲線得出來。這些曲線可以通過靜態(tài)測量獲得，并存入二維表格中。這個方法需要大量測量或計算。并且表格也是比較難建立的。并且二維表格在實時控制過程中也是低效的。為了避免上述提到的困難，通過對轉矩公式化簡，可以將磁鏈與轉矩變化為兩個一維函數。從而通過簡化后的模型離線計算出最佳開關角。
優(yōu)化過程
通過模型分析了SRM的兩個控制目標。第一個目標是使得平均轉矩與參考電流比值最大；第二個目標是轉矩的均方根與平均轉矩比值最大。將這兩個目標看作轉速和電流值的函數。通過MATLAB完成仿真和優(yōu)化程序，通過MATLAB工具箱中的OPTIMZATION來解決優(yōu)化問題。結果如圖1所示。
展開 研究與設計|抑制開關磁阻電機振動的結構設計研究
開關磁阻電機(SRM)應用于眾多領域，但是本身的結構使其比其他傳統(tǒng)電機有更大的振動和噪聲，因此抑制SRM振動仍是研究的熱門領域。為了抑制電機的振動，設計了一種新型的電機結構，即在轉子兩側開孔，并在此基礎上對定子齒頂開槽。以一臺7.5 kW、1 500 r/min、12/8極SRM為例，通過有限元分析仿真，對新型電機結構進行參數化計算，并得到最優(yōu)結構。在保證平均轉矩基本保持不變的情況下，減小了轉矩脈動以及徑向力。與原始電機相比，轉矩脈動系數下降了16.01%，徑向力峰值下降了19.96%。因此，證明了該方法對SRM振動抑制有較好的效果，對后續(xù)SRM設計及控制具有一定的借鑒意義。
抑制開關磁阻電機振動的結構設計研究
薛惟棟, 曲兵妮
(太原理工大學 礦用智能電器技術國家地方聯(lián)合工程實驗室，山西 太原 030024)
0 引 言
開關磁阻電機（SRM）具有結構簡單、成本低、各相獨立工作、功率電路簡單可靠等優(yōu)點，廣泛應用于電器、航空航天、電動汽車以及機械制造等各個領域。然而由于自身雙凸極結構的特性，SRM的振動噪聲比其他傳統(tǒng)電機高，振動和噪聲已成為SRM目前最大的問題[1-2]。
展開 混合式永磁同步電機轉子磁路結構研究
本文以一臺實際使用的電動汽車用52 kW永磁同步電機為研究目標，針對由鐵氧體和釹鐵硼兩種永磁材料組成的混合式永磁同步電機的轉子磁路結構開展了相關研究。采用有限元方法，側重對比分析了“U”形、“C”形磁障結構下，不同磁障結構參數對電機輸出轉矩能力的影響。結合電動汽車驅動電機的性能要求，對比“C”+“一”、“C”+“V”等形式的磁路結構，得出雙層“C”+“V”形式的轉子磁路結構，混合使用鐵氧體和釹鐵硼兩種磁材，可以在基本滿足當前汽車驅動電機使用要求的情況下，明顯降低電機成本。
1 磁阻轉矩對電機性能的影響分析
通過電機學的原理性分析，可得到永磁同步電機在d,q,o坐標系下的轉矩表達式：
Tem=pψfiq+p(Ld-Lq)idiq
(1)
由式(1)可見，永磁同步電機的輸出轉矩有兩個分量:第一個分量是電機的永磁轉矩Tm，表征了電機永磁體勵磁磁鏈所產生的轉矩；第二個分量為電機的磁阻轉矩Tr，表征了因電機交直軸磁路結構不對稱所產生的轉矩。
對于永磁磁阻電機，增加多層磁障后，電機交直軸的磁阻將隨之改變，也就是電機的凸極率隨之改變，進而影響電機的磁阻轉矩占比。需要注意的是當交直軸電感的差值改變，而不是單純增加直軸電感或者減少交軸電感時，磁阻轉矩值才會改變。而電機的功率因數也將隨著交軸電感與直軸電感比值的增大而增大。
由式(1)的分析還可知，在保證電機輸出轉矩不變的情況下，如果通過改變電機磁路結構，來提升電機磁阻轉矩的比例，可以相應地降低永磁轉矩的比例，即減少電機永磁體用量。在保證電機轉矩密度不變的情況下，減少永磁體用量，提升磁阻轉矩在總輸出轉矩中的占比，并確保電機性能及退磁特性滿足電動汽車使用要求，即為本文研究的目標。
圖1展示了永磁磁阻電機的典型結構。
展開 混合式永磁同步電機轉子磁路結構研究
需要注意的是當交直軸電感的差值改變，而不是單純增加直軸電感或者減少交軸電感時，磁阻轉矩值才會改變。而電機的功率因數也將隨著交軸電感與直軸電感比值的增大而增大。
由式(1)的分析還可知，在保證電機輸出轉矩不變的情況下，如果通過改變電機磁路結構，來提升電機磁阻轉矩的比例，可以相應地降低永磁轉矩的比例，即減少電機永磁體用量。在保證電機轉矩密度不變的情況下，減少永磁體用量，提升磁阻轉矩在總輸出轉矩中的占比，并確保電機性能及退磁特性滿足電動汽車使用要求，即為本文研究的目標。
圖1展示了永磁磁阻電機的典型結構。磁障類似于常規(guī)永磁電機的磁鋼槽，永磁體置于磁障之中，為提高磁阻轉矩的利用率，同步磁阻電機的磁障一般設計為多層結構。本文定義靠近氣隙的磁障為第一層磁障，磁障徑向寬度W為磁障寬度，為簡化分析，本文設定每層磁障的寬度一致，由一層至三層的磁障寬度分別為W1，W2，W3。定義兩層磁障之間硅鋼片區(qū)域為磁障間隔，其寬度為磁障間隔寬度，每層磁障間隔寬度一致，由一層磁障至三層磁障之間分別為H1，H2。定義轉子圓心到磁障中間段下沿的距離為磁障深度D，由一層到三層的磁障深度分別為D1，D2，D3。
圖1 永磁磁阻電機結構示意圖
2 磁障形狀及層數對電機性能的影響
本文以一臺52 kW電動汽車用混合式永磁同步電機為研究目標，電機的基本參數如表1、表2所示。
展開 針對多物流場的NVH分析-開關磁阻電機噪音的仿真與優(yōu)化
要讓技術取得成功，電機和電池領域 的創(chuàng)新是必不可少的。因此，各汽車制造商調查了電力驅動的幾種方法，以求找到最符合汽車功能性能要求的方法。這些要求不僅包括燃油經濟性，也包括舒適性及噪音、振動和平順性(NVH)。
目前市場上的幾乎所有混合動力汽車均配備了永磁(PM)同步電機技術。這項技術帶來了眾多的優(yōu)勢，尤其是當涉及到混合動力時更是如此，混合動車輛空間有限，重量最小化和效率最大化需求強烈。但是，稀土元素的有限供應限制了大力規(guī)模部署。
因此，開關磁阻電機(SRM)日益受到有遠見的汽車制造商們的青睞。在這些電機當中，轉子向著定子與轉子磁極間空隙中磁阻最低即電感最高的位置轉動，從而產生旋轉運動。通過連續(xù)對定子中的異名極供能，實現(xiàn)連續(xù)旋轉。
廉價高功率開關設備的易得性推動了SRM的工業(yè)應用。這些電機清楚地展示了自己的優(yōu)勢，比如構造簡單且堅固、制造成本低廉（無永磁體）、扭矩轉速特性出色，而且在很大的轉速范圍內都能實現(xiàn)最高效率。但是，幾種缺點也阻礙了其在電動汽車領域的應用。這些當中就包括由于扭矩波動當中就包括由于扭矩波動較大而產生的噪音及電磁干擾 (EMI) 噪音。
電機設計領域大多只將重點放在降低扭矩波動來解決SRM的噪音、振動和平順性(NVH)問題。控制策略優(yōu)化來降低扭矩波動，的確能給噪音輻射帶來有利的影響。但是，為了避免在電動汽車內感受到過度的振動和噪聲，優(yōu)化電機結構及其外殼同樣也必不可少。在設計流程的早期階段納入詳細的聲振分析，有利于電機設計者更好地了解并控制最終產品的NVH特性。本文中所談到的電機具有八個定子磁極（四對定子磁極）以及六個轉子磁極。這是一 款8/6式 SRM，具有四個獨立的相，專為汽車牽引應用而設計，可提供200Nm的峰值扭矩和40kw的峰值功率。
展開 混合式永磁同步電機轉子磁路結構研究
對于永磁磁阻電機，增加多層磁障后，電機交直軸的磁阻將隨之改變，也就是電機的凸極率隨之改變，進而影響電機的磁阻轉矩占比。需要注意的是當交直軸電感的差值改變，而不是單純增加直軸電感或者減少交軸電感時，磁阻轉矩值才會改變。而電機的功率因數也將隨著交軸電感與直軸電感比值的增大而增大。
由式(1)的分析還可知，在保證電機輸出轉矩不變的情況下，如果通過改變電機磁路結構，來提升電機磁阻轉矩的比例，可以相應地降低永磁轉矩的比例，即減少電機永磁體用量。在保證電機轉矩密度不變的情況下，減少永磁體用量，提升磁阻轉矩在總輸出轉矩中的占比，并確保電機性能及退磁特性滿足電動汽車使用要求，即為本文研究的目標。
圖1展示了永磁磁阻電機的典型結構。磁障類似于常規(guī)永磁電機的磁鋼槽，永磁體置于磁障之中，為提高磁阻轉矩的利用率，同步磁阻電機的磁障一般設計為多層結構。本文定義靠近氣隙的磁障為第一層磁障，磁障徑向寬度W為磁障寬度，為簡化分析，本文設定每層磁障的寬度一致，由一層至三層的磁障寬度分別為W1，W2，W3。定義兩層磁障之間硅鋼片區(qū)域為磁障間隔，其寬度為磁障間隔寬度，每層磁障間隔寬度一致，由一層磁障至三層磁障之間分別為H1，H2。定義轉子圓心到磁障中間段下沿的距離為磁障深度D，由一層到三層的磁障深度分別為D1，D2，D3。
圖1 永磁磁阻電機結構示意圖
2 磁障形狀及層數對電機性能的影響
本文以一臺52 kW電動汽車用混合式永磁同步電機為研究目標，電機的基本參數如表1、表2所示。
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一文了解新能源汽車常用的驅動電機類型及原理
根據電磁場基本理論，伴隨磁場的存在，電機轉子的電磁轉矩同時存在，可以表示為式（3）。
如果開關磁阻電機的繞組在θ3和θ4之間開通和關斷，則電機作發(fā)電機機運行。此時，在電感下降區(qū)形成電流，則dL/dθ＜0，此時相繞組有電流通過，則產生制動轉矩（T（θ，i）＜0），若外界機械力維持電機轉動，則電機吸收機械能，并把它轉換成電能輸出，此時開關磁阻電機為發(fā)電機工作模式。
3.3開關磁阻電機的優(yōu)缺點和應用范圍
開關磁阻電機的優(yōu)點是結構簡單可靠，啟動性能好，效率高，成本低，可以通過改變導通、關斷角度和電壓來調速，擁有較寬的調速范圍和能力。開關磁阻電機的缺點是轉矩脈動較大，噪音較大。目前在一些小型電驅動車輛上使用，比如電驅動四輪代步車、巡邏車等。
4結束語
根據新能源汽車驅動電機自身的性能特點要求，目前市場上車型選用的驅動電機也各有不同。文中描述了目前常用的新能源驅動電機交流異步電機、永磁同步電機和開關磁阻電機的結構和工作原理，將有助于更好地了解驅動電機。
而且，由于每種電機的結構和原理不同，應用范圍也大不相同。根據國家的產業(yè)戰(zhàn)略規(guī)劃，圍繞環(huán)保型新能源汽車的電驅動系統(tǒng)方向進行的研究將會越來越廣泛，電機種類和技術水平也會不斷提高。
展開 新能源汽車講解丨常用的驅動電機類型及原理
開關磁阻電機相數越多，步進角越小，運轉越平穩(wěn)，越有利于減小轉矩波動，但控制越復雜，以致主開關器件增多和成本增加。
步進角的計算，見式（2）：
α=360°×（定子極數-轉子極數）/（定子極數）（2）如三相6/4極電動機，其步進角a=360°×2（/6×4）=30°。
3.2開關磁阻電機的工作原理
3.2.1開關磁阻電機的驅動工作原理
由圖8中的三相12/8極開關磁阻電機工作原理圖可知，當A相繞組電流控制主開關S1、S2閉合時，A相通電勵磁，電動機內所產生的磁場力以OA為軸線的徑向磁場，該磁場磁力線在通過定子凸極與轉子凸極的氣隙處是彎曲的，此時，磁路的磁阻大于定子凸極與轉子凸極重合時的磁阻，因此，轉子凸極受到磁場拉力的作用，使轉子極軸線Oa與定子極軸線OA的重合，從而產生磁阻性質的電磁轉矩，使轉子逆時針轉動起來。關斷A相電，建立B相電源，則此時電機內磁場旋轉30度，則轉子在此時電磁拉力的作用下，連續(xù)逆時針旋轉15度。如果順序給A-B-C-A相繞組通電，則轉子就按逆時針方向連續(xù)轉動起來；當各相中的定子繞組輪流通電一次時，定子磁場轉過3×30度，轉子轉過一個轉子極距3×15度（即360度/轉子凸極數）。如果依次給A-C-B-A相繞組通電，則轉子會沿著順時針方向轉動。開關磁阻電動機與電流的方向無關，取決于對定子相繞組的通電順序。
展開 一文了解新能源汽車常用的驅動電機類型及原理
3.2開關磁阻電機的工作原理
3.2.1開關磁阻電機的驅動工作原理
由圖8中的三相12/8極開關磁阻電機工作原理圖可知，當A相繞組電流控制主開關S1、S2閉合時，A相通電勵磁，電動機內所產生的磁場力以OA為軸線的徑向磁場，該磁場磁力線在通過定子凸極與轉子凸極的氣隙處是彎曲的，此時，磁路的磁阻大于定子凸極與轉子凸極重合時的磁阻，因此，轉子凸極受到磁場拉力的作用，使轉子極軸線Oa與定子極軸線OA的重合，從而產生磁阻性質的電磁轉矩，使轉子逆時針轉動起來。關斷A相電，建立B相電源，則此時電機內磁場旋轉30度，則轉子在此時電磁拉力的作用下，連續(xù)逆時針旋轉15度。如果順序給A-B-C-A相繞組通電，則轉子就按逆時針方向連續(xù)轉動起來；當各相中的定子繞組輪流通電一次時，定子磁場轉過3×30度，轉子轉過一個轉子極距3×15度（即360度/轉子凸極數）。如果依次給A-C-B-A相繞組通電，則轉子會沿著順時針方向轉動。開關磁阻電動機與電流的方向無關，取決于對定子相繞組的通電順序。在多相電動機的實際運行中，也經常出現(xiàn)兩相或兩相以上繞組同時導通的情況。
3.2.2開關磁阻電機的發(fā)電工作原理
開關磁阻發(fā)電機工作狀態(tài)相電感存在三種狀態(tài)，勵磁狀態(tài)、續(xù)流狀態(tài)和發(fā)電狀態(tài)，其相電感L波形如圖10所示。
展開 新功能 | 解鎖Ansys Maxwell 2021 R1新版功能要點
多相電機的map圖計算
新版本中支持2~7相永磁電機，感應電機，同步磁阻電機和繞線轉子同步電機和2~8相的開關磁阻電機的map圖的計算。對于除開關磁阻電機以外的所有電機類型，用戶都可以使用命令行指定每個繞組的相移，建議第一個相移輸入“ 0”。
3. 同步磁阻電機Map計算
同步磁阻電機計算方式與永磁同步電機一樣，掃描變量為相電流的有效值、gamma角和轉速。支持周期性和半周期性TDM。出于穩(wěn)定性考慮，在電動機模式下，gamma范圍為（45°~90°），在發(fā)電機模式下，gamma角范圍為（90°~135°）。
4. 開關磁阻電機Map計算
開關磁阻電機掃描變量是電流、gamma角和轉速。Toolkit目前支持2~8相的開關磁阻電機。用戶需要在ACT中輸入定子相數、轉子極數、電流、滯環(huán)控制下的導通寬度等參數。
5. 電勵磁同步電機Map計算
電勵磁同步電機掃描變量為定子電流、gamma角、轉速和勵磁電流。四個變量都掃描的話會導致計算時間非常長。改進的方法是在ACT腳本內部取消轉速掃描，以最大轉速的一半進行仿真，并用這個結果評估其他轉速下的結果。支持周期性和半周期性TDM計算。
6. 求解速度提升
新版本中ACT新增取消轉速掃描的功能，當使用該功能時軟件僅仿真參考轉速（最大轉速的一半），其他轉速下的性能將根據參考速度的仿真結果進行推導，取消轉速掃描后大大減少了仿真時間，提高仿真效率。該功能適用于永磁同步電機和同步磁阻電機。
7. 定轉子鐵耗分離
新版本中ACT新增定子和轉子鐵損分離的功能。
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