摘要：开关磁阻电机（SRM）是一种高低速驱动调速系统，而单相SR电机就是SR电机中的一种，不仅能充分发挥SR电机的性能，而且成本也是最低的。实际中单相SR电机很少在电动工具中得到应用，本文在这个条件下，设计一种电动工具用单相开关磁阻电机，使其充分发挥SR电机的优秀性能。

本文介绍了单相开关磁阻电机的一些理论性的东西，而单相SR电机没有自启动能力，所以列出了其拥有自启动能力的结构。对电动工具的研究现状进行分析，设计了一台单相SR电机，其额定功率为1000W，额定转速为15000r/min，之后在Ansoft软件对样机进行电磁分析，对铁芯长度和定子极弧进行了优化，通过电磁分析结果验证样机设计的正确性。

单相SR电机的转矩脉动较大，为了抑制转矩脉动，采用直接转矩控制的策略以及滑膜变结构控制器，并在Matlab软件中进行仿真，根据仿真结果得出在滑膜变结构直接转矩控制下可以有效的抑制转矩脉动。

 

关键词：单相SR电机，Ansoft，直接转矩控制，滑膜变结构

 

目录

摘要

Abstract

第一章 绪论-1

1.1课题研究背景与意义-1

1.2 电动工具中电机研究现状-1

1.3 开关磁阻电机研究现状-2

1.3.1 国外研究现状-2

1.3.2 国内研究现状-2

1.3.3 发展动态展望-3

1.4 单相开关磁阻电机的研究现状-3

1.5 本文的主要研究内容-4

第二章 单相开关磁阻电机基本理论-5

2.1 单相开关磁阻电机的基本结构-5

2.2 单相开关磁阻电机的拓扑结构-5

2.3 单相开关磁阻电机的工作原理-7

2.4 单相开关磁阻电机的数学模型-7

2.5 单相开关磁阻电机的线性分析-9

2.6 径向力数学模型-10

2.7 单相开关磁阻电机的自启动分析-11

2.8 单相开关磁阻电机的控制策略-12

2.8.1角度位置控制（APC）-12

2.8.2电流斩波控制（CCC）-12

2.8.3脉宽调制控制（PWM）-13

2.8.4 直接转矩控制-13

2.9 本章小结-14

第三章 单相开关磁阻电机的设计-16

3.1 电磁负荷-16

3.2 主要尺寸计算-17

3.3 其他参数计算-18

3.4 单相开关磁阻电机设计-19

3.5 单相开关磁阻电机的有限元分析-21

3.5.1 电机建模-21

3.5.2 静态磁场分析-22

3.5.3 瞬态磁场分析-26

3.6 结构参数优化-28

3.7 本章小结-30

第四章 单相开关磁阻电机的硬件设计-31

4.1 系统结构框图-31

4.2 功率变换器设计-31

4.2.1 功率变换器拓扑结构-31

4.2.2 功率器件的保护-32

4.3 电源电路设计-33

4.4 电流检测电路设计-34

4.5 位置检测电路设计-34

4.6 滑膜变结构控制器设计-35

4.6.1 基本原理-35

4.6.2 滑膜变结构控制器设计-36

4.7 本章小结-37

第五章 基于Matlab的建模与仿真-38

5.1 单相电机本体模块-38

5.2 功率变换模块-39

5.3 位置检测模块-39

5.4 仿真模型-40

5.5 本章小结-42

第六章 总结与展望-43

6.1 总结-43

6.2 展望-43

参考文献-44

致    谢-46