Quy trình thiết kế động cơ từ trở

ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 11(132).2018, QUYỂN 1 59 
QUY TRÌNH THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ TỪ TRỞ 
SWITCHED RELUCTANCE MOTOR DESIGN PROCESS 
Phí Hoàng Nhã1,2, Đào Quang Thủy3, Phạm Hùng Phi1 
1Trường Đại học Bách khoa Hà Nội; phihoangnha@gmail.com 
2Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội; phihoangnha@haui.edu.vn 
3Bộ Khoa học và Công nghệ; hvgn.98@gmail.com 
Tóm tắt - Động cơ từ trở là động cơ có nhiều ưu điểm nổi bât, dần 
trở thành sự lựa chọn trong các hệ thống truyền động tốc độ cao. 
Chi phí chế tạo thấp do động cơ từ trở có cấu trúc đơn giản, rotor 
không có dây quấn và không có nam châm vĩnh cửu, là yếu tố 
quan trọng được ưu tiên so với các loại động cơ khác. Do đó, động 
cơ từ trở đòi hỏi một quy trình thiết kế đầy đủ nhằm đáp ứng được 
yêu cầu chế tạo. Một quy trình thiết kế cho loại động cơ này được 
trình bày chi tiết trong bài báo. Các thông số thiết kế cho động cơ 
từ trở loại 6/4 theo quy trình đã được kiểm chứng, đánh giá dựa 
trên mô phỏng cấu trúc động cơ và phân tích bằng phương pháp 
phần tử hữu hạn. 
Abstract - Switched reluctance motor (SRM) with predominant 
advantages has become the choice in high speed transmission 
systems. The low cost of motor production due to simple structure, 
the permanent magnet and winding which are absent in the rotor, 
etc are a priority factor compared to other motors. Therefore, 
switched reluctance motor requires a design method that meets the 
production requirements. A design process for this motor is 
presented in detail in the paper. The design parameters for 
switched reluctance motor with 6 stator poles and 4 rotor poles are 
verified based on the simulation of motor structure and analysis by 
finite element method. 
Từ khóa - động cơ từ trở; SRM; quy trình thiết kế; phương pháp 
thiết kế; phần tử hữu hạn. 
Key words - switched reluctance motor; SRM; design process; 
design method; finite element method. 
1. Giới thiệu 
Với sự phát triển của công nghệ bán dẫn và điều khiển, 
động cơ từ trở (SRM) đang dần trở lên hấp dẫn đối với 
nhiều ứng dụng bởi các ưu điểm nổi trội như: cấu tạo đơn 
giản, độ bền cao, động cơ hoạt động ở vùng tốc độ lớn. 
Rotor không có nam châm vĩnh cửu, không có cuộn dây 
nên nhiệt độ cho phép của rotor cao hơn các loại động cơ 
khác. Mô men khởi động lớn, hiệu suất cao, không có tác 
động của dòng điện trong động cơ tại thời điểm khởi động. 
Mạch từ động cơ làm việc trong cả vùng tuyến tính và bão 
hòa của đường đặc tính từ B-H, sử dụng tối đa khả năng 
vật liệu sắt từ. 
Hiện nay, việc nghiên cứu thiết kế động cơ từ trở đang 
là vấn đề thách thức đối với các nhà khoa học chuyên ngành 
điện. Các công trình ngoài nước [1], [2], đưa ra phương 
pháp thiết kế SRM một cách tổng quát, chưa đưa ra được 
quy trình thiết kế chi tiết. Các nghiên cứu trong nước về 
động cơ từ trở còn nghèo nàn, chưa có công trình nào cung 
cấp phương pháp thiết kế cho loại động cơ này. 
Vì vậy, bài báo cung cấp một quy trình thiết kế động cơ 
từ trở đầy đủ, chi tiết. Đồng thời, trang bị những kinh 
nghiệm thiết kế cho các kỹ sư, tạo cơ sở nền tảng cho thiết 
kế, chế tạo SRM trong nước. Phương pháp thiết kế bao gồm 
tính toán thiết kế kích thước sơ bộ cho stator, rotor, kích 
thước cuộn dây. Phương pháp phân tích phần tử hữu hạn 
cũng được đưa ra để xác minh cho quy trình thiết kế này. 
2. Quy trình thiết kế 
Trong thiết kế động cơ, dữ liệu quan trọng đầu tiên 
được xem xét là công suất, tốc độ, dòng điện và điện áp 
định mức. Từ những số liệu ban đầu đó, các kích thước cho 
stator và rotor được xác định. Khác với các động cơ thông 
thường khác, động cơ từ trở có nhiều kích thước ràng buộc, 
được xác định thông qua nhau, theo quy trình một chiều. 
Bảng 1 biểu diễn ký hiệu kích thước trong cấu trúc động cơ 
từ trở. Quy trình thiết kế được trình bày trong Hình 2. 
Hình 1. Cấu trúc động cơ từ trở 
Các kích thước chính trong tính toán thiết kế động cơ 
từ trở được cho trong Bảng 1. 
Bảng 1. Ký hiệu các kích thước trong SRM 
D0: đường kính 
ngoài stator 
D: đường kính 
trong stato 
Dr: đường kính 
ngoài rotor 
Dsh: đường kính 
trục 
ys (c): độ dày gông 
stator 
hs: chiều cao cực 
stator 
g: khe hở không 
khí giữa 
hr: chiều cao cực 
rotor 
yr: độ dày gông 
từ rotor 
ts: độ rộng cực 
stator 
tr: độ rộng cực 
rotor 
l: chiều dài động 
cơ 
3. Lựa chọn các kích thước 
3.1. Xác định kích thước chính 
Khi thiết kế động cơ, dữ liệu cần biết đầu tiên đó là công 
suất định mức của động cơ cần thiết kế; tốc độ động cơ; 
dòng điện định mức và điện áp nguồn cung cấp. Với tốc độ 
và công suất cố định, ta có mô men định mức của động cơ: 
2
P
T
n
=
 (1) 
trong đó T: mô men định mức (Nm); 
 P: công suất định mức (W); 
 n: tốc độ định mức (vòng/phút). 
60 Phí Hoàng Nhã,, Đào Quang Thủy, Phạm Hùng Phi 
Hình 2. Quy trình thiết kế động cơ từ trở 
3.1.1. Đường kính ngoài stator 
Trong thiết kế, nếu kích thước máy quá lớn hay quá 
nhỏ, kích thước khung khác nhau có thể được dùng. Việc 
lựa chọn sơ bộ kích thước khung sẽ tự chỉnh đường kính 
ngoài của stator. Thực tế, đường kính ngoài của stator được 
tính toán theo công thức như sau: 
D0 = (kích thước khung - 3) x 2 (2) 
với kích thước khung được đưa ra theo tiểu chuẩn 
IEC [3]. 
3.1.2. Đường kính trong stator và chiều dài động cơ 
Kích thước của phần hoạt động trong máy điện phụ 
thuộc vào hai yếu tố là yêu cầu mô men và hiệu quả của hệ 
thống làm mát. Kích thước máy có thể được giảm bằng 
cách cải thiện hệ thống làm mát. Nhưng việc cải thiện hệ 
thống làm mát sẽ làm tăng chi phí sản xuất. Điều đó nghĩa 
là làm mát phải tương ứng với chi phí chế tạo. Do đó, tham 
số duy nhất quyết định đến kích thước động cơ là độ lớn 
mô men. Nói chung, các máy điện đều thiết kế từ phương 
trình đầu ra, mà liên quan tới đường kính trong stator D, 
chiều dài máy l, tốc độ n, từ trường và tải điện. Theo công 
thức tính công suất trong tài liệu [4], ta có thể đơn giản hóa 
phương trình tính công suất như sau: 
2. .
P
T a D l
n
= = (4) 
trong đó a là hệ số tính toán. 
Ta có quan hệ tỉ lệ giữa đường kính trong stator D và 
chiều dài động cơ l, ở đó chiều dài l được coi là bội hoặc 
ước của đường kính trong stator D: 
l = k x D (5) 
Thay thế l trong phương trình (4), kết quả là: Pd ≈ k2 x 
D3. Tại các điểm hoạt động: 0,65 < k2 < 0,75. 
Từ đây, đường kính trong stator được xác định: 
3
2
P
D
k
= (6) 
Tỷ lệ k trong l = k x D được quyết định bởi bản chất các 
ứng dụng và những ràng buộc nhất định. Đối với các ứng 
dụng không trợ lực (không secvo) dải k có thể: 0,25 < k < 
0,7; và cho các ứng dụng secvo thường là: 1 < k < 3. 
3.1.3. Lựa chọn số cực 
Thông thường, các nhà thiết kế xác định số cực stator 
(Ns) và số cực rotor (Nr) theo một tỷ lệ và đảm bảo tỷ lệ đó 
không phải là số nguyên. Bằng phương pháp thực nghiệm, 
các kết hợp phổ biến số cực stator và rotor trong thiết kế 
được đưa ra: 
Ns 4 6 8 10 12 12 
Nr 2 4 6 8 8 10 
Số cực stator, rotor sẽ quyết định đến số lượng van bán 
dẫn trong bộ điều khiển. Vì vậy, nếu số cực trong động cơ 
từ trở tăng làm chi phí sản xuất tăng, đồng thời, các cực 
rotor tăng làm tần số stator tăng theo, kết quả là tổn hao lõi 
tăng. Tuy nhiên, việc tăng số cực làm độ lớn của mô men 
đập mạch giảm đáng kể do nhiều pha dẫn chồng chéo nhau 
hơn, dẫn đến tiếng ồn động cơ giảm. 
3.1.4. Lựa chọn số pha 
Số lượng pha thường được xác định bởi các yếu tố như 
khả năng khởi động, khả năng định hướng, độ bền, chi phí, 
mật độ công suất hay hiệu suất hoạt động ở tốc độ cao. Lưu ý 
rằng, việc lựa chọn số cực, số pha được phân tích đánh giá trên 
cơ sở ưu, nhược điểm. Tuy nhiên, số cực, số pha được chọn 
theo mặc định như: động cơ 8/6 - 3 pha; động cơ 12/8 - 4 pha. 
3.1.5. Lựa chọn góc cực rotor (βr) và góc cực stator (βs) 
Việc lựa chọn góc cực stator và rotor là một phần quan 
trọng trong thiết kế. Sự lựa chọn góc cực phụ thuộc vào hai 
tiêu chí cơ bản gồm yêu cầu tự khởi động và sự hình thành 
đặc tính mô men tĩnh với vị trí rotor. Những yêu cầu này 
có thể được đưa vào thiết kế động cơ bằng việc tính toán 
góc cực stator và rotor tối thiểu để đạt được khả năng tự 
khởi động. Ba điều kiện để đảm bảo những yêu cầu trên 
gồm: βs > θrs; βr ≥ βs; βr < βs + θfr. 
với θrs là góc điện: 
2
.
rp
rs
rq q N
 
 = = (rad), trong đó q là số 
pha: 
2
sNq = và θfr là góc sụt giảm dòng điện tại điều kiện 
hoạt động định mức. 
Điều kiện βs > θrs được giải thích như sau: Nếu βs < θrs 
có thể có một số vị trí mà máy không thể khởi động. Các 
điện cảm được lặp lại ở mỗi 2π/Nr (rad). Việc kiểm tra điện 
cảm hai pha liên tiếp có thể cung cấp góc nhìn sâu hơn về 
sự hình thành mô men, Hình 3. Nếu βs > θrs, khi θ2 > θ1a, 
trong đó hàm ý rằng pha b tăng điện cảm trước khi pha a 
đạt giá trị lớn nhất và sẽ không có vấn đề trong quá trình 
khởi động, một trong những pha có biên dạng điện cảm 
tăng. Nếu βs < θrs, khi đó θ2 < θ1a, trong đó hàm ý rằng pha 
b có điện cảm tăng chỉ sau khi pha a đạt giá trị lớn nhất và 
sẽ có vị trí rotor nhất định khi không có pha nào có biên 
dạng điện cảm tăng, điều này có thể gây ra vấn đề trong 
quá trình khởi động. Do đó, yêu cầu βs > θrs là điều hợp lý. 
ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 11(132).2018, QUYỂN 1 61 
Hình 3. Điện cảm với vị trí rotor của hai pha liên tiếp [5] 
Điều kiện βr ≥ βs được giải thích như sau: Trong thực 
tế, βr ≥ βs được ưu tiên vì nó cung cấp một vùng điện cảm 
lớn hơn một chút mà không bị mất đi điện cảm thẳng hàng. 
Các tài liệu chỉ ra rằng việc tăng góc cực rotor là nguyên 
nhân thay đổi mô men tối đa với vị trí rotor và ảnh hưởng 
độ rộng của xung mô men. Mặt khác, nó phải được xem xét 
từ khía cạnh cơ khí mà cực stator hẹp có thể dễ dàng kích 
thích dao động, đây là nguyên nhân gây tiếng ồn. Làm rộng 
góc cực có thể tránh được những vấn đề này nhưng khi đó 
khu vực khe nhỏ và tổn hao đồng cao. Khi βr > βs có nhiều 
tác động tích cực trong việc điều khiển góc. Với cực rotor 
rộng, lực sinh ra lúc khởi động sớm nhưng cũng kết thúc 
sớm vì vùng chồng chéo của cực stator, rotor rộng và tại đó 
dL/dθ = 0 xung quanh vị trí thẳng hàng. Vì vậy, không có 
mô men được sinh ra ngay cả khi có dòng điện. 
Hình 4. Ảnh hưởng của góc cực tới việc sinh mô men [4] 
Một ưu điểm nổi bật khi βr > βs đó là sự loại bỏ mô men 
âm. Bằng việc điều chỉnh góc mở dòng điện, dòng điện 
đỉnh có thể được duy trì trong toàn bộ khu vực sinh ra mô 
men dương. Điều này sẽ làm mô men trung bình tăng nhiều 
hơn so với khi βr = βs. Đây là lợi thế rất tốt ở cả điều kiện 
hoạt động tức thời và định mức. Hiệu quả được minh họa 
trong Hình 4, trong đó vùng sinh ra mô men và dòng điện 
đỉnh các pha được giả định là bằng nhau trong mỗi trường 
hợp. Loại bỏ các mô men âm sinh ra làm giảm mô men đập 
mạch và do đó giảm tiếng ồn. 
Giới hạn trên của góc cực rotor là: βr = βs + θfr, ở đó θfr 
là góc sụt giảm dòng điện tại điều kiện hoạt động định mức. 
Góc sụt giảm dòng điện có thể cho điều kiện định mức, giả 
thiết rằng dòng điện đỉnh stator, tốc độ, điện áp cung cấp là 
ở giá trị định mức. Dựa trên đặc tính từ trường tuyến tính, 
góc sụt giảm dòng điện được tính theo [4] như sau: 
.
tan .ln 1
sn pn
fr
dcn
R I
V
 =  + 
 (7) 
Nếu như việc tính toán θfr khó khăn, ta có thể sử dụng 
điều kiện sau: Đó là góc giữa góc cực rotor liền kề phải lớn 
hơn góc cực stator hoặc có sự trùng lặp giữa cực stator và 
rotor ở vị trí không thẳng hàng. Điều kiện này được biểu 
diễn: 
2
r s
rN
 − . Nếu trong tính toán, thiết kế không 
tuân theo điều kiện này sẽ làm máy khởi động ở biên dạng 
điện cảm dương trước khi đạt giá trị nhỏ nhất, dẫn đến giá 
trị điện cảm không thẳng hàng cao hơn, dẫn tới mô men 
sinh ra thấp. 
Một hướng dẫn tốt cho sự lựa chọn phù hợp góc rotor và 
góc stator là tiền đề tam giác khả thi Lawrenson. Ba điều 
kiện gồm βr > θrs, βr > βs, 
2
r s
rN
 − có thể biểu diễn trong 
một hình vẽ để mô tả một tam giác có tính khả thi này (xét 
trong trường hợp SRM 8/6). Nó là cần thiết để góc cực rotor 
và góc cực stator nằm trong tam giác này, Hình 5. 
Hình 5. Sơ đồ khối của việc lựa chọn góc stator và rotor [5] 
Các khu vực bên dưới OE là khu vực đại diện cho điều 
kiện 1. Khu vực trên GH là khu vực đại diện cho điều kiện 
2. Khu vực dưới DF là đại diện cho điều kiện 3. Nếu βs < 
20o → 20o < βr < 40o. 
3.2. Thiết kế lõi sắt stator 
3.2.1. Bề rộng cực stator 
Sau khi xác định được βs, ta tính được bề rộng cực stator 
theo công thức: 
.sin
2
s
st D

= (8) 
3.2.2. Độ dày gông từ stator 
Độ dày gông từ stator ys được xác định trên cơ sở của 
mật độ từ thông lớn nhất trong nó và được bổ sung điều 
kiện khác như giảm độ rung và giảm tiếng ồn âm thanh. 
Mật độ từ thông trên gông từ stator được xấp xỉ bằng một 
nửa mật độ từ thông trên cực stator. Điều đáng nói là khu 
vực của gông từ được chia sẻ giữa các pha khác nhau mà 
có thể bị chồng chéo, nó là đề xuất cho chọn độ dày gông 
từ stator khoảng 20% ÷ 40% ys. Trong đó, gông từ ys phải 
có tối thiểu là 0,5ts. Do cân nhắc về độ bền cơ học và giảm 
độ rung, ys có thể có giá trị trong dải: 
0,5ts ≤ ys ≤ ts (9) 
Nên chọn giá trị cao hơn cho giá trị ys so với mức tối 
thiểu của nó. Tài liệu [5] đề xuất: 
.
2
s
s ys
t
y k= (1,1 < kys <1,3) (10) 
62 Phí Hoàng Nhã,, Đào Quang Thủy, Phạm Hùng Phi 
Tuy nhiên, sự lựa chọn trên với giả thiết mật độ từ thông 
trong gông stator bằng 1/2 mật độ từ thông trên cực staor 
sinh ra, mà bỏ qua sự rò rỉ từ thông sang các cực khác. 
3.2.3. Chiều cao cực stator 
Chiều cao cực stator hs càng lớn càng tốt để tối đa hóa 
khu vực dây quấn. Chiều cao cực stator tối thiểu xấp xỉ 
bằng chiều cao dây quấn, nhưng các cuộn dây cần khoảng 
không gian và cần một khoảng trống đủ nhỏ được yêu cầu 
gần mặt cực. Vị trí các cuộn dây ở gốc cực thường không 
khít, do đó, một vài khoảng trống bổ sung bị mất phải được 
tính toán để tính chiều cao cực stator. Xem xét tất cả các 
yếu tố này và sự cần thiết giới hạn chiều dài cực, chiều cao 
cực trong điều kiện chiều cao dây quấn hc là: 
hc < hs <1,4hc (11) 
Mặt khác, khi đường kính ngoài stator D0, đường kính 
trong stator D đã biết, ta có: 
0
1
( 2 )
2
s sh D D y= − − (12) 
3.3. Thiết kế cuộn dây 
Kích thước chiều cao cực stator liên quan tới kích thước 
dây quấn trên cực stator, nên tác giả tính toán thiết kế dây 
quấn stator như sau: các rãnh có thể được tính toán bằng cách 
phân chia các rãnh stator thành hai phần như Hình 8. 
Hình 6. Tính toán diện tích khe stator [2] 
Mặt cắt ngang của phần hình thang A (a) có thể được 
tính bằng: 
1
( ) ( ).
2
sA a a b h= + (13) 
Mặt cắt ngang của phân đoạn vòng tròn A(b) trong khe 
stator được tính toán với góc α, đó là góc mô tả không gian 
tự do giữa hai cực stator tại gông tương ứng bán kính gông 
stator là r : 
2
( ) ( sin )
2
r
A b = − (14) 
Tổng diện tích khe: 
Aslot = A(a) + A(b) = 
21
( ). ( sin )
2 2
s
r
a b h+ + − (15) 
Số vòng mỗi cực: 
. 1
2 . . .
s d
p
sp stk s
V
N
p B l t

= =

 (16) 
Số vòng mỗi pha: 
.
2 .
. . .
s d
ph p
sp stk s
V
N p N
B l t

= =

 (17) 
3.4. Khe hở không khí 
Để lựa chọn được chiều dài khe hở không khí, cần đánh 
giá được chính xác mức độ ảnh hưởng của khe hở không 
khí tới mô men. Ảnh hưởng của chiều dài khe hở không 
khí tới mô men điện từ có nguồn gốc [4] như sau: 
2
2
1 0
1
8
ph
e
T Dl
T k i
g
=  
 (18) 
Theo (18) ta thấy rằng khe hở không khí nhỏ sẽ sinh ra 
mô men lớn (với các kích thước khác không đổi). Hơn nữa, 
cần lưu ý rằng trong thực tế các điện cảm thẳng hàng tỷ lệ 
nghịch với chiều dài khe hở không khí. Do đó, bất kỳ sự 
giảm xuống của khe hở không khí dẫn đến sự gia tăng điện 
cảm thẳng hàng. 
Sai số sản xuất và khoảng cách khe hở không khí tối thiểu 
có thể chế tạo được là hai yếu tố quan trọng thúc đẩy việc 
xác định chiều dài khe hở không khí tối thiểu. Các sai số lần 
lượt ảnh hưởng đến độ lệch tâm tối đa trong khoảng cách 
khe hở không khí phát sinh giữa các cực đối nghịch. Điều 
này quyết định độ lớn của lực từ không đồng đều trong rotor, 
dẫn đến sự hao mòn trong vòng bi rotor và tuổi thọ của 
chúng. Hơn nữa, điều này góp phần gây ra tiếng ồn. 
Như vậy, để duy trì sự cân bằng dòng điện pha và tiếng 
ồn nhỏ, SRM cần có khe hở không khí tròn đều. Động cơ 
này cũng đòi hỏi khe hở không khí nhỏ để tối đa hóa mô 
men. Khe hở không khí nhỏ sẽ làm giảm từ trở ở khu vực 
chồng chéo của các cực rotor, stator và do đó làm tăng mô 
men. Tuy nhiên, độ cong của trục và độ phồng ra của vật 
liệu với nhiệt độ tăng phải được xem xét trong quá trình 
thiết kế trong điều kiện sai số sản xuất. Cũng vì thế mà khe 
hở không khí nên được lựa chọn theo cách như vậy để máy 
làm việc đáng tin cậy trong điều kiện hoạt động ở tất cả các 
điểm làm việc. 
Trong thực tiễn, giá trị đặc trưng của chiều dài khe hở 
không khí thường chọn trong khoảng: 0,2 ≤ g ≤ 0,6 (mm) 
tùy thuộc vào kích thước ứng dụng. 
3.5. Thiết kế lõi sắt rotor 
3.5.1. Bề rộng cực rotor 
Sau khi xác định được βr, ta dễ dàng tính được bề rộng 
cực rotor theo công thức: 
( 2 ).sin
2
r
rt D g

= − (19) 
3.5.2. Chiều cao cực rotor 
Chiều cao cực rotor ngắn dẫn đến một tỷ lệ điện cảm 
La / Lu nhỏ nhưng cho phép cực stator dài hơn nếu kích 
thước của lõi từ không thay đổi, do đó có nhiều không gian 
hơn cho cuộn dây stator. Một cực rotor lớn hơn tăng bán 
kính khe khí rg, nhưng đồng thời các cực stator phải ngắn 
hơn. Do đó ít không gian hơn cho cuộn dây stator. Như vậy, 
cần tồn tại một giá trị tối ưu cho chiều cao cực rotor về tỷ 
lệ cảm ứng và khả năng sản xuất mô men xoắn. Do đó, [5] 
đề xuất một tỷ lệ chiều cao cực rotor với khoảng cách giữa 
các rotor giữa 0,55 và 0,75. Nếu đường kính D vẫn không 
thay đổi, chiều cao cực rotor bị hạn chế bởi sự cần thiết 
phải làm cho gông rotor đủ dày để mang dòng từ thông mà 
không bão hòa, và cũng theo yêu cầu để làm cho đường 
kính trục càng lớn càng tốt. Để có độ tự cảm cao, chiều cao 
của rotor phải ít nhất bằng 20 - 30 lần chiều dài khe khí, 
như được khuyến cáo trong [1]. K. Bienkowski [6] đề xuất 
ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 11(132).2018, QUYỂN 1 63 
chiều cao cực rotor được tính toán theo công thức sau: 
hr=khr.g với (15<khr<35) (20) 
3.5.3. Độ dày gông từ rotor 
Độ dày gông từ rotor yr được xác định bởi sự cần thiết 
của độ cứng cơ học và hoạt động mật độ từ thông. Trong 
SRM với rotor hai cực mô hình từ thông được chia thành 
hai phần bằng nhau khi nó rời khỏi cực rotor và đi vào gông 
rotor. Vì vậy, yr không cần phải càng dày càng tốt mà nên 
có ít nhất 1/2 chiều rộng cực stator để mang từ thông đỉnh 
rotor mà không bão hòa. Phạm vi giá trị được chọn từ tính 
toán khe hở không khí giữa hai cực để cung cấp tỷ số cao 
giữa điện cảm thẳng hàng và không thẳng hàng (La/Lu). 
Nhưng đồng thời, nó cũng mong muốn có cực rotor ngắn 
hơn để tạo độ rung nhỏ nhất trong rotor. Về thực tế, các 
phần của gông rotor được chia sẻ giữa dòng khác nhau mà 
có thể bị chồng chéo, tài liệu [2] đưa ra công thức chọn yr: 
.
2
s
r yr
t
y k= với (1,1 < kyr <1,3) (21) 
Theo [4] thường chọn: 0,5ts < yr <0,75ts và theo [5] 
thường chọn: 0,5ts < yr <0,8ts 
3.5.4. Đường kính ngoài rotor 
Dr = D – 2g (22) 
3.5.5. Đường kính trục 
Để tối đa hóa độ cứng, đường kính trục Dsh lớn là thuận 
lợi. Điều này góp phần vào việc giảm tiếng ồn và làm tăng 
tốc độ đầu tiên. Nếu chiều cao và chiều rộng các cực rotor, 
độ dày gông từ rotor là cố định, đường kính trục Dsh có thể 
thu được với đường kính ngoài rotor Dr như sau: 
Dsh = Dr – 2(hr + yr) (23) 
Lưu ý khi lựa chọn đường kính trục Dsh cần đảm bảo 
trục đủ cứng và đủ lớn bởi: Ngoài việc phải chịu toàn bộ 
trọng lượng của rotor, trục còn chịu mô men xoắn và mô 
men uốn trong quá trình truyền động tải. Trục còn chịu lực 
hướng trục, thường là lực kéo như ở các máy kiểu trục 
đứng. Ngoài những tải trên còn phải chú ý đến lực từ một 
phía do khe hở không đều sinh ra. Cuối cùng, trục còn phải 
chịu lực do cân bằng động không tốt gây nên, nhất là khi 
quá tốc độ giới hạn. 
4. Kiểm chứng thiết kế và đánh giá 
Quy trình thiết kế được thử nghiệm cho thiết kế động 
cơ từ trở loại 6/4, các kích thước chính được cho trong 
Bảng 2. Các kích thước động cơ được thực hiện theo quy 
trình thiết kế trên và được mô phỏng phần tử hữu hạn. Kết 
quả cho thấy, SRM được thiết kế theo quy trình đảm bảo 
về kết cấu, đường thông lượng đối xứng, cân bằng được 
biểu diễn như Hình 7. Kết quả của nhóm tác giả công bố là 
kết quả đánh giá bước đầu, để chế tạo và thử nghiệm động 
cơ từ trở 6/4 đòi hỏi cơ sở thiết bị lớn và nhiều thời gian, 
nên các kết quả chế tạo và thử nghiệm cụ thể sẽ được nhóm 
tác giả công bố trong các nghiên cứu tiếp theo. 
(a) (b) 
Hình 7. Cấu trúc động cơ từ trở 6/4 
(a) Chia lưới phần tử hữu hạn, (b) Đường thông lượng phân bố 
trong SRM 
Bảng 2. Thông số kích thước động cơ từ trở 
Ns/Nr 6/4 
βs/βr 
(độ) 
20/24 
g 
(mm) 
0,3 
D0 
(mm) 
190 
D 
(mm) 
89,7 
Dr 
(mm) 
100 
Dsh 
(mm) 
28 
ys, yr 
(mm) 
12,5 
l 
(mm) 
114 
hs 
(mm) 
77,2 
hr 
(mm) 
59,5 
Vật 
liệu 
Silic 
5. Kết luận 
Bài báo đã trình bày tổng thể quy trình thiết kế cho đồng 
cơ từ trở và kiểm chứng bằng phần mềm. Các giá trị kích 
thước của động cơ được lựa chọn, xác định chi tiết và đầy 
đủ. Phương pháp phần tử hữu hạn được sử dụng để kiểm 
chứng thiết kế và đánh giá khả năng hoạt động của SRM. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] Miller T.J.E, Switched Reluctance Motors and their control, Magna 
Physics Publishing, Hillsboro, 1993. 
[2] Torsten Wichert, Design and Construction Modifications of 
Switched Reluctance Machines, Ph.D. Thesis, Warsaw University of 
Technology, 2008. 
[3] International Electrotechnical Commission, Dimensions and output 
ratings forrotating electrical machines – Frame numbers 56 to 400 
and flange numbers F55 to F1080, Publication 72, Geneva, 
Switzerland, 1971. 
[4] R. Krishnan, Switched Reluctance Motor Drives, Industrial 
Electronics Series, 2001. 
[5] Praveen Vijayraghavan, Design of Switched Reluctance Motors and 
Development of a Universal Controller for Switched Reluctance and 
Permanent Magnet Brushless DC Motor Drives, Ph.D. Thesis, 
Virginia Polytechnic Institute, 2001. 
[6] Bienkowski, K., Szczypior, J., Bucki, B., Biernat, A., Rogalski, 
“Influence of geometrical parameters of Switched Reluctance Motor 
on electromagnetic torque”, Berichte and Infomationen HTW 
Dresden, ISSN 1433-4135, 1/2002. 
(BBT nhận bài: 26/9/2018, hoàn tất thủ tục phản biện: 15/11/2018)