BLDC電動機本體設計及控制原理(詳細版)課件

稀土永磁無刷直流電動機RareEarthPermanentMagnetBrushlessDCMotor(BLDCM)湖北工業(yè)大學稀土電機及控制研究所1稀土永磁無刷直流電動機RareEarthPerman稀土永磁無刷直流電動機

RareEarthPermanentMagnetBrushlessDCMotor，BLDCM

一、無刷電機概述二、無刷電機原理與特性三、無刷電機控制四、無刷電機轉(zhuǎn)矩脈動五、無刷電機電磁設計

2稀土永磁無刷直流電動機RareEarthP稀土永磁無刷直流電動機

一、無刷電機概述RareEarthPermanentMagnetBrushlessDCMotor，BLDCM3稀土永磁無刷直流電動機一、無刷電機概述RareEarth無刷直流電動機概述1.無刷直流電動機的應用2.無刷直流電動機發(fā)展歷史3.無刷與有刷直流電動機比較4.無刷直流電動機的特點5.無刷直流電動機系統(tǒng)組成4無刷直流電動機概述1.無刷直流電動機的應用4無刷直流電動機概述1.無刷直流電動機的應用5無刷直流電動機概述1.無刷直流電動機的應用5計算機中的無刷電機6計算機中的無刷電機6計算機中的無刷電機7計算機中的無刷電機7電動自行車中的無刷電機8電動自行車中的無刷電機8家用電器中的無刷電機9家用電器中的無刷電機9本田HEVINSIGHT10本田HEVINSIGHT10豐田混合電動汽車開發(fā)歷程11豐田混合電動汽車開發(fā)歷程11本田Insight發(fā)動機和無刷電機12本田Insight發(fā)動機和無刷電機12并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)13并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)13本田CIVIC的動力分配策略14本田CIVIC的動力分配策略14電動汽車中的無刷電機電機及控制器15電動汽車中的無刷電機電機及控制器15電動汽車中的無刷電機永磁體永磁體外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的無刷電動機16電動汽車中的無刷電機永磁體永磁體外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的無刷電動機16外轉(zhuǎn)子混合勵磁無刷電機軸內(nèi)定子鐵心外轉(zhuǎn)子鐵心永磁極鐵極勵磁繞組17外轉(zhuǎn)子混合勵磁無刷電機軸內(nèi)定子鐵心外轉(zhuǎn)子鐵心永磁極鐵極勵磁繞電動汽車中的無刷電機電機、控制器和減速箱一體化結(jié)構(gòu)控制器電機減速齒輪18電動汽車中的無刷電機電機、控制器和減速箱一體化結(jié)構(gòu)控制器2.無刷直流電動機發(fā)展歷史無刷直流電動機概述192.無刷直流電動機無刷直流電動機概述19無刷直流電動機發(fā)展歷史█

有刷直流電動機有刷直流電動機具有良好的起動和調(diào)速性能，但其存在換向器和電刷，導致?lián)Q向火花、電磁干擾、可靠性差、造價高等一系列問題。20無刷直流電動機發(fā)展歷史█有刷直流電動機20無刷直流電動機發(fā)展歷史█

異步電動機異步電動機結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、價格便宜，但其調(diào)速和起動性能不佳。21無刷直流電動機發(fā)展歷史█異步電動機21無刷直流電動機發(fā)展歷史█

同步電動機同步電動機具有良好的運行性能，但其起動性能不佳。22無刷直流電動機發(fā)展歷史█同步電動機22無刷直流電動機發(fā)展歷史█

上世紀三十年代，有人提出了用電子換相取代機械換向的無刷直流電動機概念，但當時尚無理想的電子換相器件。23無刷直流電動機發(fā)展歷史█上世紀三十年代，有人提出了用電無刷直流電動機發(fā)展歷史█

1955年，美國D.哈利森等人首次發(fā)明了應用晶體管代替機械換向器的無刷直流電動機，但當時沒有電機轉(zhuǎn)子位置檢測器件，該電機沒有起動能力。24無刷直流電動機發(fā)展歷史█1955年，美國D.哈利森█

1962年，人們使用霍爾元件來檢測轉(zhuǎn)子位置并控制繞組電流換相，無刷直流電動機達到實用化，但受到晶體管容量的限制，電機容量相對較小。無刷直流電動機發(fā)展歷史25█1962年，人們使用霍爾元件來檢測轉(zhuǎn)子位置并控制繞組無刷直流電動機發(fā)展歷史三大技術有力推動了永磁無刷直流電動機的快速發(fā)展

█功率半導體器件

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計算機控制技術

█高性能稀土永磁材料26無刷直流電動機發(fā)展歷史三大技術有力推動了永磁無刷26無刷直流電動機發(fā)展歷史█

70年代以來，隨著新型功率半導體器件（如GTR，MOSFET，IGBT，IPM）相繼出現(xiàn)，計算機控制技術（單片機、DSP，新的控制理論）的快速發(fā)展，以及高性能稀土永磁材料（如釤鈷、釹鐵硼）的問世，無刷直流電動機得到快速發(fā)展，容量不斷增大，并獲得了越來越廣泛的應用。27無刷直流電動機發(fā)展歷史█70年代以來，隨著新型功率半無刷直流電動機概述3.無刷直流電動機的特點28無刷直流電動機概述3.無刷直流電動機28無刷直流電動機分類

█無刷直流電動機分為方波和正弦波電流驅(qū)動。正弦波電流驅(qū)動的無刷電動機名稱比較多，英、美稱為永磁同步電動機（PMSM），或無刷交流電動機（BLACM），日本、歐洲一些國家則稱之為交流伺服電動機（ACServo）”。29無刷直流電動機分類█無刷直流電動機分為方波和正弦波電流無刷直流電動機分類電動機交流電動機直流電動機異步電動機同步電動機無刷直流永磁同步磁滯步進磁阻混合永磁變磁阻單相多相永磁電勵磁永磁開關磁阻同步磁阻換向式單極式永磁電勵磁串勵并勵復勵多相單相籠型繞線電容式罩極式電阻式電容起動電容運行電容運行30無刷直流電動機分類電動機交流電動機直流電動機異步電動機同步電無刷直流電動機分類電動機交流電動機直流電動機異步電動機同步電動機無刷直流永磁同步磁滯步進磁阻混合永磁變磁阻單相多相永磁電勵磁永磁開關磁阻同步磁阻換向式單極式永磁電勵磁串勵并勵復勵多相單相有刷直流31無刷直流電動機分類電動機交流電動機直流電動機異步電動機同步電有刷直流電動機的基本結(jié)構(gòu)BearingRotorwindingCommutatorFanPMPolesBrushes32有刷直流電動機的基本結(jié)構(gòu)BearingRotorwind有刷直流電動機的基本結(jié)構(gòu)稀土永磁有刷直流電動機NS轉(zhuǎn)樞式33有刷直流電動機的基本結(jié)構(gòu)稀土永磁有刷直流電動機NS轉(zhuǎn)樞式33

內(nèi)轉(zhuǎn)子，外定子外轉(zhuǎn)子，內(nèi)定子無刷直流電動機基本結(jié)構(gòu)XCYANBZNSAXBYCZSN轉(zhuǎn)場式34內(nèi)轉(zhuǎn)子，外定子外轉(zhuǎn)子，內(nèi)定子稀土永磁直流電動機結(jié)構(gòu)比較內(nèi)轉(zhuǎn)子整數(shù)槽無刷直流電動機35稀土永磁直流電動機結(jié)構(gòu)比較內(nèi)轉(zhuǎn)子整數(shù)槽無刷直流電動機35稀土永磁直流電動機結(jié)構(gòu)比較內(nèi)轉(zhuǎn)子分數(shù)槽無刷直流電動機36稀土永磁直流電動機結(jié)構(gòu)比較內(nèi)轉(zhuǎn)子分數(shù)槽無刷直流電動機36稀土永磁直流電動機結(jié)構(gòu)比較外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)稀土永磁無刷直流電動機37稀土永磁直流電動機結(jié)構(gòu)比較外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)稀土永磁無刷直流電動機3無刷直流電動機定義█

無刷直流電動機無刷直流電動機是指沒有電刷等機械換向裝置，但具有有刷直流電動機（DCM）特性的電動機。38無刷直流電動機定義█無刷直流電動機38無刷與有刷直流電動機比較

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無刷直流電動機與有刷直流電動機有相同的運行機理。39無刷與有刷直流電動機比較█無刷直流電動機與有刷直流電動無刷與有刷直流電動機比較

█無刷直流電動機與有刷直流電動機有相同的設計思想和設計方法。40無刷與有刷直流電動機比較█無刷直流電動機與有刷直流電動機無刷與有刷直流電動機比較

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有刷直流電動機磁極磁場與電樞磁場始終處于正交狀態(tài)。41無刷與有刷直流電動機比較█有刷直流電動機磁極磁場與電樞無刷與有刷直流電動機比較NSnFfFa42無刷與有刷直流電動機比較NSnFfFa42無刷與有刷直流電動機比較█無刷直流電動機磁極磁場與電樞磁場處在某一變化范圍內(nèi)。如三相無刷直流電動機60°~120°范圍內(nèi)變化。43無刷與有刷直流電動機比較█無刷直流電動機磁極磁場與電樞無刷與有刷直流電動機比較█

相同條件下，無刷直流電動機轉(zhuǎn)矩脈動比有刷直流電動機大，電磁轉(zhuǎn)矩小。44無刷與有刷直流電動機比較█相同條件下，無刷直流電動機轉(zhuǎn)矩無刷與有刷直流電動機比較

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BLDCM用電子換相取代

DCM的機械換向，因而沒有電刷與換向器。45無刷與有刷直流電動機比較█BLDCM用電子換相取無刷與有刷直流電動機比較

█通常情況下，BLDCM的電樞繞組在定子上，勵磁（永磁體）在轉(zhuǎn)子上，與DCM中的定轉(zhuǎn)子互換了位置。46無刷與有刷直流電動機比較█通常情況下，BLDCM的無刷與有刷直流電動機比較█

通常

BLDCM帶有轉(zhuǎn)子位置檢測傳感器，而DCM則不需這種位置檢測裝置。47無刷與有刷直流電動機比較█通常BLDCM帶有轉(zhuǎn)子位無刷直流電動機概述4.無刷直流電動機的特點48無刷直流電動機概述4.無刷直流電動機48

無刷直流電動機主要特點

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永磁無刷結(jié)構(gòu)

電機免維護，可高速運行，因此可降低電機體積和重量，具有高功率和轉(zhuǎn)矩密度和高效率。49無刷直流電動機主要特點█永磁無刷結(jié)構(gòu)49無刷直流電動機主要特點

█容易實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩控制

無刷直流電機的電磁轉(zhuǎn)矩

Tem=KTFfFasinθ無刷直流電動機具有與直流電動機相似的轉(zhuǎn)矩特性。50無刷直流電動機主要特點█容易實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩控制5無刷直流電動機主要特點TemTLn電力拖動系統(tǒng)轉(zhuǎn)動方程51無刷直流電動機主要特點TemTLn電力拖動系統(tǒng)轉(zhuǎn)動方程51無刷直流電動機主要特點異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩

Tem=CTΦδIacos

一般情況下，F(xiàn)f、Fa非正交，即Φδ、

Ia

之間存在耦合關系。52無刷直流電動機主要特點異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩52無刷直流電動機主要特點直流電動機電磁轉(zhuǎn)矩

Tem=CTΦδIa=CT’

FfFa53無刷直流電動機主要特點直流電動機電磁轉(zhuǎn)矩53無刷直流電動機主要特點

無刷直流電動機電磁轉(zhuǎn)矩

Tem=KTFfFasinθ一般情況下,θ為90o（或平均值為90o），調(diào)節(jié)永磁無刷直流電動機電樞電流（電壓）便可實現(xiàn)對轉(zhuǎn)矩的控制。54無刷直流電動機主要特點無刷直流電動機電磁轉(zhuǎn)矩54無刷直流電動機主要特點

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系統(tǒng)成本相對較低

逆變器方波電流容易實現(xiàn)，控制器結(jié)構(gòu)較簡單；電機可采用整距集中繞組，制造工藝較簡單；轉(zhuǎn)子位置傳感器結(jié)構(gòu)簡單，成本低。55無刷直流電動機主要特點█系統(tǒng)成本相對較低5590年代以來永磁材料發(fā)展狀況永磁材料的磁能積釹鐵硼釤鈷鐵氧體5690年代以來永磁材料發(fā)展狀況永磁材料的磁能積釹鐵硼釤鈷鐵稀土永磁無刷直流電動機特點█

可明顯降低電機重量，減小其體積；█

縮短轉(zhuǎn)子外徑，增加氣隙長度，進而改善了電機的有關性能；█產(chǎn)生近似矩形波的氣隙磁場，可設計成方波無刷直流電動機；57稀土永磁無刷直流電動機特點█可明顯降低電機重量，減小其體稀土永磁無刷直流電動機特點█

抗電樞反應去磁能力強，更適合突然反轉(zhuǎn)、堵轉(zhuǎn)等運行工況；█

退磁曲線線性、可逆，簡化了設計和分析。58稀土永磁無刷直流電動機特點█抗電樞反應去磁能力強，更適合5.無刷直流電動機系統(tǒng)組成無刷直流電動機概述595.無刷直流電動機無刷直流電動機概述59無刷直流電動機系統(tǒng)組成█

無刷直流電動機系統(tǒng)組成

1）

控制器

2）

電機本體3）霍爾位置傳感器60無刷直流電動機系統(tǒng)組成█無刷直流電動機系統(tǒng)組成6無刷直流電動機系統(tǒng)組成直流電源控制器電動機轉(zhuǎn)子位置傳感器輸出無刷直流電動機系統(tǒng)框圖61無刷直流電動機系統(tǒng)組成直流電源控制器電動機轉(zhuǎn)子位置傳感器輸出無刷直流電動機系統(tǒng)組成V1－V6ACB控制電路驅(qū)動電路電機霍爾位置傳感器控制器ACB136425S逆變電路三相永磁無刷直流電動機系統(tǒng)圖62無刷直流電動機系統(tǒng)組成V1－V6ACB控制電路驅(qū)動電路電無刷直流電動機系統(tǒng)組成車速保護電路MOS驅(qū)動器IR2130扭矩BLDCM過流保護6路MOSFETTMS320LF2407電流采樣輸出電流CAP捕獲位置信號過壓離合器故障位置信號故障代碼輸出PDPINTCAPSCI6路PWM轉(zhuǎn)速某稀土永磁無刷直流電動機系統(tǒng)框圖63無刷直流電動機系統(tǒng)組成車速保護電路MOS驅(qū)動器IR2130扭無刷直流電動機系統(tǒng)組成1）控制器64無刷直流電動機系統(tǒng)組成1）控制器64無刷直流電動機控制器控制器的組成

█

開關主電路

█驅(qū)動電路

█控制電路65無刷直流電動機控制器控制器的組成65無刷直流電動機控制器136425濾波電路緩沖電路逆變電路接整流橋D7C3R3無刷直流電動機開關主電路66無刷直流電動機控制器136425濾波電路緩沖電路無刷直流電動機控制器█

緩沖電路作用

減少開關管承受的尖峰電壓，使開關管工作在安全區(qū)域內(nèi)，提高主電路的可靠性。

C3：選用高頻性能好的無感電容

D7：選用快速恢復二極管或選用整體緩沖電路。67無刷直流電動機控制器█緩沖電路作用67無刷直流電動機控制器

█

逆變電路

分立功率器件：功率晶體管GTR、功率場效應管MOSFET、絕緣柵晶體管

IGBT、可關斷晶閘管GTO、MCT功率集成電路：功率開關管集成塊、智能化功率模塊IPM

68無刷直流電動機控制器█逆變電路68無刷直流電動機控制器

█

驅(qū)動電路作用將控制電路的輸出信號進行功率放大，并向各功率開關管送去能使其飽和導通和可靠關斷的驅(qū)動信號。

69無刷直流電動機控制器█驅(qū)動電路作用69無刷直流電動機控制器█

驅(qū)動電路美國IR公司生產(chǎn)的六路集成驅(qū)動芯片（如IR2130），具有集成度高、速度快、過流欠壓保護、開關頻率高、價格便宜、調(diào)試方便等優(yōu)點。

70無刷直流電動機控制器█驅(qū)動電路70無刷直流電動機控制器無刷直流電動機微機控制系統(tǒng)ucupBLDCMRh驅(qū)動電路A／D電流檢測三角波發(fā)生器PWM發(fā)生器電流調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器位置信號處理邏輯控制單元運行狀態(tài)判斷反饋電流綜合速度反饋單元PS71無刷直流電動機控制器無刷直流電動機微機控制系統(tǒng)ucupBLD無刷直流電動機控制器█控制電路的作用（1）●對轉(zhuǎn)子霍爾位置傳感器輸出的信號、

PWM調(diào)制信號、正反轉(zhuǎn)和制動信號進行邏輯綜合，給驅(qū)動電路提供相應的導通和關斷信號；

72無刷直流電動機控制器█控制電路的作用（1）72無刷直流電動機控制器█控制電路作用（2）●

產(chǎn)生PWM調(diào)制信號，使電機電壓隨給定轉(zhuǎn)速信號的變化而變化；●

對電機進行速度環(huán)和電流環(huán)的調(diào)節(jié)；●

實現(xiàn)短路、過流和欠壓等故障保護功能。73無刷直流電動機控制器█控制電路作用（2）73無刷直流電動機控制器控制電路形式

█

分立元件全模擬電路：目前少用█

專用集成控制電路：功能特定

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數(shù)?；旌峡刂齐娐罚簭V泛采用

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全數(shù)字控制電路：發(fā)展方向74無刷直流電動機控制器控制電路形式74無刷直流電動機系統(tǒng)組成2）電機本體75無刷直流電動機系統(tǒng)組成2）電機本體75無刷直流電動機電機本體電機本體構(gòu)成█永磁轉(zhuǎn)子█定子繞組76無刷直流電動機電機本體電機本體構(gòu)成76無刷直流電動機電機本體█

永磁轉(zhuǎn)子77無刷直流電動機電機本體█永磁轉(zhuǎn)子77無刷直流電動機永磁轉(zhuǎn)子徑向式切向式永磁體充磁方向SNNSSSSNN隔磁套NNSNNSS隔磁間隙軸軸78無刷直流電動機永磁轉(zhuǎn)子徑向式切向式無刷直流電動機永磁轉(zhuǎn)子稀土磁鋼主磁極實心轉(zhuǎn)子鐵心軸NSNSSNNS

等厚磁極的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)79無刷直流電動機永磁轉(zhuǎn)子稀土磁鋼主磁極實心轉(zhuǎn)子鐵心軸NSNSS無刷直流電動機永磁轉(zhuǎn)子切向無間隔等厚磁極的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)軸NSNSSNNS80無刷直流電動機永磁轉(zhuǎn)子切向無間隔等厚磁極的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)軸NS無刷直流電動機永磁轉(zhuǎn)子軸NSNSNNSS

等徑磁極的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)81無刷直流電動機永磁轉(zhuǎn)子軸NSNSNNSS等徑磁極的轉(zhuǎn)子結(jié)無刷直流電動機永磁轉(zhuǎn)子NSNS00徑向式

切向式稀土永磁磁極永磁電機氣隙磁密波形82無刷直流電動機永磁轉(zhuǎn)子NSNS00徑向式無刷直流電動機空載磁場83無刷直流電動機空載磁場83無刷直流電動機空載磁場84無刷直流電動機空載磁場84無刷直流電動機空載磁場85無刷直流電動機空載磁場85無刷直流電動機空載磁場86無刷直流電動機空載磁場86無刷直流電動機空載磁場87無刷直流電動機空載磁場87無刷直流電動機空載磁場88無刷直流電動機空載磁場88無刷直流電動機空載磁場89無刷直流電動機空載磁場89無刷直流電動機永磁轉(zhuǎn)子六極永磁無刷直流電動空載磁場90無刷直流電動機永磁轉(zhuǎn)子六極永磁無刷直流電動空載磁場90增磁時的CPPM無刷電機91增磁時的CPPM無刷電機91無刷直流電動機永磁轉(zhuǎn)子

1－空載特性曲線2－負載特性曲線3－永磁體退磁曲線空載工作點負載工作點磁鋼的空載和負載工作點92無刷直流電動機永磁轉(zhuǎn)子空載工作點負載工作點磁鋼的空載和負載工無刷直流電動機永磁轉(zhuǎn)子磁鋼的低溫和高溫工作點

1－負載特性曲線2－永磁體低溫退磁曲線3－永磁體高溫退磁曲線低消耗溫工作點高溫工作點93無刷直流電動機永磁轉(zhuǎn)子磁鋼的低溫和高溫工作點低消耗溫工作點高█定子繞組無刷直流電動機電機本體94█定子繞組無刷直流電動機電機本體94無刷直流電動機繞組型式█

整數(shù)槽分布繞組（q＝整數(shù)）█

分數(shù)槽分布繞組（q＝分數(shù)）█

變壓器式繞組（螺線管式繞組）95無刷直流電動機繞組型式█整數(shù)槽分布繞組（q＝整數(shù)）95無刷直流電動機整數(shù)槽繞組

█

某三相無刷直流電動機，定子槽數(shù)Z＝12，極數(shù)2P＝4，

q＝12/4×3＝1。96無刷直流電動機整數(shù)槽繞組█某三相無刷直流電動機無刷直流電動機整數(shù)槽繞組A1,72,84,103,96,125,11YZBXC槽電動勢星形圖順接線圈反接線圈A相1,74,10B相3,96,12C相5,112,8三相分相結(jié)果（q=1）97無刷直流電動機整數(shù)槽繞組A1,72,84,103,96,12無刷直流電動機整數(shù)槽繞組單層整距分布繞組展開圖123456789101112ABCXYZNSNS98無刷直流電動機整數(shù)槽繞組單層整距分布繞組展開圖1無刷直流電動機整數(shù)槽繞組A相雙層短距分布繞組展開圖NSNS123456789101112NAX99無刷直流電動機整數(shù)槽繞組A相雙層短距分布繞組展開圖NSNS

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某三相無刷直流電機，定子槽數(shù)Z＝15，極數(shù)2P＝4，q＝15/4×3＝5／4。無刷直流電動機分數(shù)槽繞組100█某三相無刷直流電機，定子無刷直流電動機分數(shù)槽繞組1無刷直流電動機分數(shù)槽繞組

Z=12，2P＝4，q=1Z＝15，2P＝4，q=5/4齒、極對齊，兩者相吸齒、極錯開，產(chǎn)生磁阻轉(zhuǎn)矩整數(shù)槽分數(shù)槽101無刷直流電動機分數(shù)槽繞組Z=12，2P＝4，q=1無刷直流電動機分數(shù)槽繞組

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某三相無刷直流電機，定子槽數(shù)Z＝18，極數(shù)2P＝4，q＝18/4×3＝3／2。102無刷直流電動機分數(shù)槽繞組█某三相無刷直流電機，定子1無刷直流電動機分數(shù)槽繞組192103114125136147158161718順接線圈反接線圈A相1,105,6,14,15B相4,138,9,17,18C相7,162,3,11,12三相分相結(jié)果（q=3/2）ABCXYZ103無刷直流電動機分數(shù)槽繞組192103114125136147無刷直流電動機分數(shù)槽繞組123456789101112131415161718NSNSNAXA相繞組展開圖(a=2

)104無刷直流電動機分數(shù)槽繞組123無刷直流電動機分數(shù)槽繞組456789101112131415161718123NSNSNBYB相繞組展開圖(a=2

)105無刷直流電動機分數(shù)槽繞組456無刷直流電動機分數(shù)槽繞組789101112131415161718123456NSNSNCZC相繞組展開圖(a=2

)106無刷直流電動機分數(shù)槽繞組7891無刷直流電動機分數(shù)槽繞組

█

某三相無刷直流電機，定子槽數(shù)Z＝15，極數(shù)2P＝4，q＝15/4×3＝5／4。107無刷直流電動機分數(shù)槽繞組█某三相無刷直流電機，定子1無刷直流電動機分數(shù)槽繞組192103114125136147158AYBCZX順接線圈反接線圈A相1,2,95,13B相4,11,128,15C相3,106,7,14三相分相結(jié)果（q=5/4）槽電動勢星形圖108無刷直流電動機分數(shù)槽繞組192103114125136147無刷直流電動機分數(shù)槽繞組ANSNS123456789101112131415A相繞組展開圖X順接組線圈:1,2,9反接組線圈:5,13109無刷直流電動機分數(shù)槽繞組ANSNS123無刷直流電動機分數(shù)槽繞組BYNSNS123456789101112131415B相繞組展開圖順接組線圈:4,11,12反接組線圈:8,15110無刷直流電動機分數(shù)槽繞組BYNSNS12無刷直流電動機分數(shù)槽繞組NSNS123456789101112131415C相繞組展開圖順接組線圈:3,10反接組線圈:6,7,14CZ111無刷直流電動機分數(shù)槽繞組NSNS123無刷直流電動機分數(shù)槽繞組NSNS123456789101112131415C相繞組端部的另一接法CZ112無刷直流電動機分數(shù)槽繞組NSNS123無刷直流電動機分數(shù)槽繞組

█

某三相無刷直流電機，定子槽數(shù)Z＝27，極數(shù)2P＝6，q＝27/6×3＝3／2。113無刷直流電動機分數(shù)槽繞組█某三相無刷直流電機，定子1無刷直流電動機分數(shù)槽繞組1,10,192,11,203,12,2122,13,423,14,524,15,625,16,78,17,269,18,27AXBYZC順接線圈反接線圈A相1,10,195,14,236,15,24B相4,13,228,17,269,18,27C相7,16,252,11,203,12,21三相分相結(jié)果（q=3/2）槽電動勢星形圖114無刷直流電動機分數(shù)槽繞組1,10,192,11,203,12無刷直流電動機分數(shù)槽繞組123456789101112131415161718192021222324252627NSNSNSAX115無刷直流電動機分數(shù)槽繞組1234無刷直流電動機分數(shù)槽繞組456789101112131415161718192021222324252627123NSNSNSBY116無刷直流電動機分數(shù)槽繞組456無刷直流電動機分數(shù)槽繞組789101112131415161718192021222324252627123456SNSNSNCZ117無刷直流電動機分數(shù)槽繞組78910無刷直流電動機分數(shù)槽繞組

█

某三相無刷直流電機，定子槽數(shù)Z＝36，極數(shù)2P＝8，q＝36/8×3＝3／2。118無刷直流電動機分數(shù)槽繞組█某三相無刷直流電機，定子1無刷直流電動機分數(shù)槽繞組1,10,192,11,203,12,2122,13,423,14,524,15,625,16,78,17,269,18,27AXBYZC順接線圈反接線圈A相1,10,19,285,6,14,15,23,24,32,33B相4,13,22,318,9,17,18,26,27,35,36C相7,16,25,342,3,11,12,20,21,29,30三相分相結(jié)果（q=3/2）槽電動勢星形圖119無刷直流電動機分數(shù)槽繞組1,10,192,11,203,12無刷直流電動機變壓器式繞組六槽永磁無刷直流電動機實物照片120無刷直流電動機變壓器式繞組六槽永磁無刷直流電動機實物照片12無刷直流電動機變壓器式繞組I、槽數(shù)Z＝3，極數(shù)2P＝2；II、槽數(shù)Z＝6，極數(shù)2P＝4；III、槽數(shù)Z＝9，極數(shù)2P＝6；121無刷直流電動機變壓器式繞組I、槽數(shù)Z＝3，極數(shù)2P無刷直流電動機變壓器式繞組AXCZBY軸槽數(shù)Z＝3，極數(shù)2P＝2CBAXYZI122無刷直流電動機變壓器式繞組AXCZBY軸槽數(shù)Z＝3，極數(shù)無刷直流電動機變壓器式繞組軸A1X1X2A2Y1B1Z1C1B2Y2C2Z2II槽數(shù)Z＝6，極數(shù)2P＝4123無刷直流電動機變壓器式繞組軸A1X2Y1Z1B2C2II槽數(shù)無刷直流電動機變壓器式繞組1,4,72,5,83,6,9ABC槽電動勢星形圖線圈號A相1,4,7B相2,5,8C相3,6,9三相分相結(jié)果（q=0.5）III124無刷直流電動機變壓器式繞組1,4,72,5,83,6,9AB無刷直流電動機變壓器式繞組123456789A相集中式繞組展開圖（a=3）AXSNNSNS125無刷直流電動機變壓器式繞組12無刷直流電動機變壓器式繞組B相集中式繞組展開圖（a=3）234567891BYSNNSNS126無刷直流電動機變壓器式繞組B相集中式繞組展開圖（a=3）2無刷直流電動機變壓器式繞組C相集中式繞組展開圖（a=3）345678912CZSNNSNS127無刷直流電動機變壓器式繞組C相集中式繞組展開圖（a=3）無刷直流電動機系統(tǒng)組成3）霍爾位置傳感器128無刷直流電動機系統(tǒng)組成3）霍爾位置傳感器128無刷直流電動機霍爾位置傳感器█霍爾效應

1879年美國霍普金斯大學霍爾（E.H.Hall）發(fā)現(xiàn)，磁場中的導線有電流通過時，其橫向不僅受到力的作用，同時還出現(xiàn)電壓。隨后，人們又發(fā)現(xiàn)，不僅導體，而且半導體也存在霍爾效應，而且更明顯。129無刷直流電動機霍爾位置傳感器█霍爾效應129無刷直流電動機霍爾位置傳感器控制電流IH霍爾電動勢E磁感應強度B霍爾電動勢：130無刷直流電動機霍爾位置傳感器控制電流IH霍爾電動勢E磁感應無刷直流電動機霍爾位置傳感器霍爾集成電路-0.02500.025B/T運算放大器功率放大霍爾元件U0UccGND01234U0

/V開關型霍爾集成電路特性曲線131無刷直流電動機霍爾位置傳感器霍爾集成電路-0.025█霍爾位置傳感器安裝

霍爾定子安裝

三個霍爾元件安裝在無刷電機的定子方，空間上彼此相差120o電角度分別與無刷電機定子三相繞組首端所在槽中心線對齊。無刷直流電動機霍爾位置傳感器132█霍爾位置傳感器安裝無刷直流電動機霍爾位置傳感器132無刷直流電動機霍爾位置傳感器█霍爾位置傳感器安裝

霍爾轉(zhuǎn)子安裝

與無刷電機轉(zhuǎn)子同軸安裝，薄磁片與霍爾元件氣隙1mm左右，永磁體軸線與無刷電機轉(zhuǎn)子主磁極軸線垂直。

霍爾轉(zhuǎn)子可直接利用無刷電機的主轉(zhuǎn)子。133無刷直流電動機霍爾位置傳感器█霍爾位置傳感器安裝133無刷直流電動機霍爾位置傳感器S霍爾元件電磁轉(zhuǎn)矩：CYBZXASNn霍爾磁片134無刷直流電動機霍爾位置傳感器S霍爾元件電磁轉(zhuǎn)矩：CYBZXA無刷直流電動機霍爾位置傳感器█霍爾元件位置調(diào)校在大批量生產(chǎn)情況下，可以采用嚴格控制主轉(zhuǎn)子永磁體質(zhì)量的一致性和提高霍爾元件的貼裝精度的措施，從而省去霍爾元件位置調(diào)校工作，達到簡化操作程序、降低制造成本的目的。135無刷直流電動機霍爾位置傳感器█霍爾元件位置調(diào)校135無刷直流電動機霍爾位置傳感器60o240o300o120oPCPB180o360oPAωtωtωt轉(zhuǎn)子位置檢測波形136無刷直流電動機霍爾位置傳感器60o240o300o120oP稀土永磁無刷直流電動機二、無刷電機原理與特性RareEarthPermanentMagnetBrushlessDCMotor，BLDCM137稀土永磁無刷直流電動機二、無刷電機原理RareEarth無刷直流電動機原理與特性1.有刷直流電動機原理2.無刷電機運行原理3.無刷電機基本關系4.無刷電機基本特性138無刷直流電動機原理與特性1.有刷直流電動機原理138無刷直流電動機原理與特性1.有刷直流電動機原理139無刷直流電動機原理與特性1.有刷直流電動機原理139定、轉(zhuǎn)子磁場正交有刷直流電動機原理fem=Bδliatem=femDa/2Tem=∑temk(k=1toN)＝CTΦδIaea=BδlvEa=∑eak(

k=1toN/2a

)=CeΦδn直流電動機電磁轉(zhuǎn)矩NSTem,niafemfemfemfem140定、轉(zhuǎn)子磁場正交有刷直流電動機原理fem=Bδliaea=B有刷直流電動機原理直流電動機基本關系

█

電樞電動勢：Ea=CeΦδn

█

電磁轉(zhuǎn)矩：Tem=CTΦδIa

█

電壓平衡方程式：U－2ΔU＝Ea+IaRa

█

轉(zhuǎn)速特性：141有刷直流電動機原理直流電動機基本關系141有刷直流電動機原理1號線圈換向開始1號線圈正在換向1號線圈換向結(jié)束121212νK321

電刷靜止νK321νK321iaiaiaiaiaia2ia2ia2ia直流電動機的機械換向過程142有刷直流電動機原理1號線圈換向開始1有刷直流電動機原理

1號線圈正在換向

νK321iaia2iai∑e12i1i2iai直流電動機的機械換向過程143有刷直流電動機原理1號線圈正在換向νK321iaia有刷直流電動機原理換向元件中的電動勢電抗電動勢旋轉(zhuǎn)電動勢144有刷直流電動機原理換向元件中的電動勢電抗電動勢旋轉(zhuǎn)電動勢14有刷直流電動機原理換向元件中的電流直線換向電流附加換向電流145有刷直流電動機原理換向元件中的電流直線換向電流附加換向電流1有刷直流電動機原理νK321iaiai12iaiRb1Rb2νK321iaiaRb換向過程電刷與換向器的接觸電阻146有刷直流電動機原理νK321iaiai12i有刷直流電動機原理0.51t/TkRb1+Rb24Rb0換向元件回路串聯(lián)的總電阻147有刷直流電動機原理0.5有刷直流電動機原理t0ikTk∑e>0∑e<0換向元件中的附加電流148有刷直流電動機原理t0ikTk∑e>0∑e<0換向元有刷直流電動機原理直流電機的直線換向電流Tk0tiTkTk/2-IaIa電流換向時刻換向周期（ms）149有刷直流電動機原理直流電機的直線換向電流Tk0tiTkTk/有刷直流電動機原理直流電機的延遲換向電流t0iTk/2<tc-IaIaTkiLiK150有刷直流電動機原理直流電機的延遲換向電流t0iTk/2有刷直流電動機原理直流電機的延遲換向電流t0itc

<

Tk/2-IaIaTkiLiK151有刷直流電動機原理直流電機的延遲換向電流t0itc<T有刷直流電動機原理νK321iaiai12iai左刷（后刷）邊出現(xiàn)火花直流電動機的延遲換向152有刷直流電動機原理νK321iaiai12i有刷直流電動機原理νK321iaiai12iai右刷（前刷）邊出現(xiàn)火花直流電動機的超越換向153有刷直流電動機原理νK321iaiai12i有刷直流電動機原理換向極NSniaSkekererekBk順著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向看，換向極的極性應與主磁極的極性相反。主磁極換向極Nk直流電動機換向極的裝法154有刷直流電動機原理換向極NSniaSkekerBk順著轉(zhuǎn)子旋有刷直流電動機原理直流電動機換向極的裝法SniaSkFaFkN換向極155有刷直流電動機原理直流電動機換向極的裝法SniaSkFaFk有刷直流電動機原理NSniaSkerekekerBk順著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向看，換向極的極性應與主磁極的極性一致。直流發(fā)電機換向極的裝法Nk換向極156有刷直流電動機原理NSniaSkerekBk順著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方有刷直流電動機原理NSnNSn直流電動機直流發(fā)電機直流電機移動電刷位置改善換向157有刷直流電動機原理NSnNSn直流電動機無刷直流電動機原理與特性2.無刷電機運行原理158無刷直流電動機原理與特性2.無刷電機運行原理158無刷直流電動機運行原理電機運行原理分析模型FfSCXBFaCYBZANSnidAa)b)定、轉(zhuǎn)子磁場正交CnNZBYAANSXnnc)159無刷直流電動機運行原理電機運行原理分析模型FfSCXBFa無刷直流電動機運行原理有刷直流電動機NSTem,nCnNZBYAANSXnnc)無刷直流電動機定轉(zhuǎn)子交換位置160無刷直流電動機運行原理有刷直流電動機NSTem,nCnNZ無刷直流電動機運行原理YCXBZAYC

原理分析模型展開圖SNnnSSNSSSNθ=90o永磁磁極θ：磁狀態(tài)角定子繞組等效磁極161無刷直流電動機運行原理YC無刷直流電動機原理與特性3.無刷電機基本關系162無刷直流電動機原理與特性3.無刷電機基本關系162無刷直流電動機基本關系█電磁轉(zhuǎn)矩█恒定轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生條件163無刷直流電動機基本關系█電磁轉(zhuǎn)矩█恒定轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生條件無刷直流電動機基本關系360o0Bδ,ea,iaiaBδ180o150o30oeaβωtαNSθ1梯形波無刷直流電動機波形圖164無刷直流電動機基本關系360o0Bδ,ea,iaiaBδ無刷直流電動機基本關系三相電動勢、電流波形圖e,i00360o0iA180o150o30oeAiB120o240oeBeCiCωtωtωtA相B相C相165無刷直流電動機基本關系三相電動勢、電流波形圖e,i0036無刷直流電動機基本關系電動勢波形(磁密波形)電流波形相電動勢幅值電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩脈動系數(shù)不同波形的無刷直流電動機e

t

tie

ti

te

ti

te

ti

t166無刷直流電動機基本關系電動勢波形電流波形相電動勢幅值電磁轉(zhuǎn)矩無刷直流電動機基本關系

EPS無刷直流電動機的實測波形相電動勢霍爾位置信號167無刷直流電動機基本關系EPS無刷直流電動機的實測波形相電無刷直流電動機基本關系EPS無刷直流電動機的實測波形相電動勢168無刷直流電動機基本關系EPS無刷直流電動機的實測波形相電無刷直流電動機基本關系EPS無刷直流電動機的實測波形線電動勢169無刷直流電動機基本關系EPS無刷直流電動機的實測波形線電無刷直流電動機基本關系電流仿真波形電流實測波形EPS無刷直流電動機的實測波形170無刷直流電動機基本關系電流仿真波形無刷直流電動機基本關系三相星形六狀態(tài)三相星形三狀態(tài)相電動勢幅值平均電樞電流空載轉(zhuǎn)速平均電磁轉(zhuǎn)矩171無刷直流電動機基本關系三相星形六狀態(tài)三相星形三狀態(tài)相電動勢幅無刷直流電動機基本關系uaucubiaibicRaL-MRaL-MRaL-Meaebec無刷直流電動機的等效電路172無刷直流電動機基本關系uaucubiaibicRa無刷直流電動機基本關系█三相（無中線）無刷直流電動機的瞬態(tài)電壓方程

ua、ub、uc—定子相繞組電壓；R—定子相繞組電阻；ia、ib、ic—定子相繞組電流；L—定子相繞組電感；ea、eb、ec—定子相繞組電動勢；M—兩相繞組間的互感。173無刷直流電動機基本關系█三相（無中線）無刷直流電動機的瞬無刷直流電動機基本關系█三相（無中線）無刷直流電動機的狀態(tài)方程174無刷直流電動機基本關系█三相（無中線）無刷直流電動機的狀無刷直流電動機基本關系

█無刷直流電動機動態(tài)特性由下列方程來描述175無刷直流電動機基本關系█無刷直流電動機動態(tài)特性由下無刷直流電動機基本關系無刷直流電動機的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖176無刷直流電動機基本關系無刷直流電動機的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖176無刷直流電動機原理與特性4.無刷電機基本特性177無刷直流電動機原理與特性4.無刷電機基本特性177無刷直流電動機基本特性不同轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的機械特性█機械特性：nTem01：普通直流電動機2：徑向式結(jié)構(gòu)無刷電動機（電感較?。?：切向式結(jié)構(gòu)無刷電動機（電感較大）178無刷直流電動機基本特性不同轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的機械特性█無刷直流電動機基本特性1000400030002000246n/(rpm)Tem/(N.m)02864246Tem/(N.m)Ia/(A)0

機械特性轉(zhuǎn)矩特性一臺稀土永磁無刷直流電動機（方波驅(qū)動）的實測特性179無刷直流電動機基本特性1000400030002000246稀土永磁無刷直流電動機三、無刷電機控制RareEarthPermanentMagnetBrushlessDCMotor，BLDCM180稀土永磁無刷直流電動機三、無刷電機控制RareEarth無刷直流電動機控制1.無刷電機正反轉(zhuǎn)2.無刷電機回饋制動3.無刷電機起動與調(diào)速4.無刷電機閉環(huán)控制181無刷直流電動機控制1.無刷電機正反轉(zhuǎn)181無刷直流電動機控制1.

無刷電機正反轉(zhuǎn)182無刷直流電動機控制1.無刷電機正反轉(zhuǎn)182無刷直流電動機正反轉(zhuǎn)1）無刷電機正向運行183無刷直流電動機正反轉(zhuǎn)1）無刷電機正向運行183無刷直流電動機正向運行CXSBFaCYBZAFf三相星形六磁狀態(tài)idNSnθmax=120°AA、B相繞組通入直流電流id

184無刷直流電動機正向運行CXSBFaCYBZAFf三相星形六磁無刷直流電動機正向運行CXSBFaCYBZAFfidNSnθmin=60°A電動機正轉(zhuǎn)60o電角度185無刷直流電動機正向運行CXSBFaCYBZAFfidNSnθ無刷直流電動機正向運行SCYBZAFaFfXBCASNSnidA、C相繞組通入直流電流id

186無刷直流電動機正向運行SCYBZAFaFfXBCASNSni無刷直流電動機正向運行SCYBZAFaFfXBCASNSnid電動機正轉(zhuǎn)60o電角度187無刷直流電動機正向運行SCYBZAFaFfXBCASNSni無刷直流電動機正向運行SCYBZXAFfFaCBANSnidB、C相繞組通入直流電流id

188無刷直流電動機正向運行SCYBZXAFfFaCBANSnid無刷直流電動機正向運行SCYBZXAFfFaCBANSnid電動機正轉(zhuǎn)60o電角度189無刷直流電動機正向運行SCYBZXAFfFaCBANSnid無刷直流電動機正向運行FfXBCYZABCAFaNSSnidB、A相繞組通入直流電流id

190無刷直流電動機正向運行FfXBCYZABCAFaNSSnid無刷直流電動機正向運行FfXBCYZABCAFaNSSnid電動機正轉(zhuǎn)60o電角度191無刷直流電動機正向運行FfXBCYZABCAFaNSSnid無刷直流電動機正向運行BCASidC、A相繞組通入直流電流id

FfXBCYZAFaNSn192無刷直流電動機正向運行BCASidC、A相繞組通入直流電流無刷直流電動機正向運行BCASidFfXBCYZAFaNSn電動機正轉(zhuǎn)60o電角度193無刷直流電動機正向運行BCASidFfXBCYZAFaNSn無刷直流電動機正向運行XBCAZFaFfYBCANSSnidC、B相繞組通入直流電流id

194無刷直流電動機正向運行XBCAZFaFfYBCANSSnid無刷直流電動機正向運行XBCAZFaFfYBCANSSnid電動機正轉(zhuǎn)60o電角度195無刷直流電動機正向運行XBCAZFaFfYBCANSSnid無刷直流電動機正向運行CXSBFaCYBZAFfidNSnAA、B相繞組通入直流電流id

196無刷直流電動機正向運行CXSBFaCYBZAFfidNSnA無刷直流電動機正向運行

逆變器功率管驅(qū)動信號

V3300o180o180oV1V4V6120o240o60o60o360o120o240o300o360oV2V6V5ωtωtωtωtωtωt

三相電流波形

120o240o300o180o240o360oiCiBiAωtωtωt60o60o120o300o180o360oABACBCBAACCBBA197無刷直流電動機正向運行逆變器功率管驅(qū)動信號V3300無刷直流電動機正反轉(zhuǎn)注：紅色字體電壓表示霍爾元件輸出高電平信號；

藍色字體電壓表示霍爾元件輸出低電平信號?；魻栐盘栯姍C正轉(zhuǎn)電機反轉(zhuǎn)導通繞組導通管子導通繞組導通管子ukAukB

ukCABV1V6ACV1V2ukAukB

ukCACV1V2ABV1V6ukAukBukCBCV3V2CBV5V6ukAuKBukCBAV3V4CAV5V4ukA

uKBukCCAV5V4BAV3V4ukA

uKBukCCBV5V6BCV3V2198無刷直流電動機正反轉(zhuǎn)注：紅色字體電壓表示霍爾元件輸出高電平信無刷直流電動機反向運行反向運行時的三相電流波形120o300o180o240o360oiBiAωtωt60o180o360o240oiCωt60o120o300o199無刷直流電動機反向運行反向運行時的三相電流波形120o30無刷直流電動機正反轉(zhuǎn)2）無刷電機反向運行200無刷直流電動機正反轉(zhuǎn)2）無刷電機反向運行200無刷直流電動機反向運行AFaSCYBZXFfNSnA、C相繞組通入直流電流id

CBidA201無刷直流電動機反向運行AFaSCYBZXFfNSnA、C無刷直流電動機反向運行電動機反轉(zhuǎn)60o電角度FfAFaSCYBZXNSnCBidA202無刷直流電動機反向運行電動機反轉(zhuǎn)60o電角度FfAFaS無刷直流電動機反向運行FfAFaSCYBZNSnCBidAA、B相繞組通入直流電流id

203無刷直流電動機反向運行FfAFaSCYBZNSnCBidAA無刷直流電動機反向運行AFaSCYBZNSnCBidA電動機反轉(zhuǎn)60o電角度Ff204無刷直流電動機反向運行AFaSCYBZNSnCBidA電動機無刷直流電動機控制2.無刷電機回饋制動

205無刷直流電動機控制2.無刷電機回饋制動205無刷直流電動機回饋制動正向制動時電磁轉(zhuǎn)矩的方向

正向電動運行正向回饋制動TemTem,nnTLTL206無刷直流電動機回饋制動正向制動時電磁轉(zhuǎn)矩的方向正向電動運無刷直流電動機回饋制動█

回饋制動原理

只要改變同一磁極下電樞電流的方向，就可改變電動機電磁轉(zhuǎn)矩的方向（fem=Bδlia），產(chǎn)生制動性質(zhì)的轉(zhuǎn)矩，電機進入正向制動（回饋發(fā)電）狀態(tài)，將機械動能轉(zhuǎn)換為電能消耗在直流環(huán)的電阻Rh（或?qū)﹄姵爻潆姡?07無刷直流電動機回饋制動█回饋制動原理207無刷直流電動機回饋制動CBididBCAAABBA改變同一磁極下電樞電流的方向208無刷直流電動機回饋制動CBididBCAAAB無刷直流電動機回饋制動█回饋制動方法

改變同一磁極下電樞電流的方向，只須把同一橋臂上下兩個功率管的導通時刻互換即可。如正向電動時V1導通的時刻由V4來代替，V6導通的時刻由V3來代替，電動機就會產(chǎn)生正向制動性質(zhì)的轉(zhuǎn)矩。209無刷直流電動機回饋制動█回饋制動方法209無刷直流電動機回饋制動CSBXFaCYBZAFfNSnid正向制動前電機處于正向電動狀態(tài)210無刷直流電動機回饋制動CSBXFaCYBZAFfNSnid正無刷直流電動機回饋制動idBCASXFaCYBZAFfNSn正向制動時電樞磁動勢改變方向211無刷直流電動機回饋制動idBCASXFaCYBZAFfNSn無刷直流電動機回饋制動正向電動狀態(tài)回饋制動XFaCYBZAFfNSnXFaCYBZAFfNSn212無刷直流電動機回饋制動正向電動狀態(tài)回無刷直流電動機控制正向電動反向電動正向回饋運行正向回饋過程反向回饋1234Temn213無刷直流電動機控制正向電動反向電動正向回饋運行正向回饋過程反無刷直流電動機控制

3.無刷電機起動與調(diào)速214無刷直流電動機控制3.無刷電機起動與調(diào)速214無刷直流電動機起動與調(diào)速

1）

無刷電機起動215無刷直流電動機起動與調(diào)速1）無刷電機起動215█無刷直流電動機起動無刷直流電動機起動同樣，無刷直流電動機全壓起動時起動電流也很大，這是主電路功率開關管和電機所不允許的。通常采用降壓起動，以限制起動電流。216█無刷直流電動機起動無刷直流電動機起動同樣無刷直流電動機起動與調(diào)速

2）

無刷電機調(diào)速217無刷直流電動機起動與調(diào)速2）無刷電機調(diào)速217無刷直流電動機調(diào)速電動汽車要求的驅(qū)動電機機械特性恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速恒功率調(diào)速218無刷直流電動機調(diào)速電動汽車要求的驅(qū)動電機機械特性恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速恒無刷直流電動機調(diào)速調(diào)速方法

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降壓調(diào)速

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弱磁調(diào)速219無刷直流電動機調(diào)速調(diào)速方法219無刷直流電動機降壓調(diào)速ωtupuωt電流調(diào)節(jié)器輸出信號三角波發(fā)生器輸出信號PWM發(fā)生器輸出信號PWM信號產(chǎn)生原理uruc220無刷直流電動機降壓調(diào)速ωtupuωt電流調(diào)節(jié)三角波發(fā)生PWM無刷直流電動機弱磁調(diào)速調(diào)速方法

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控制方法

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結(jié)構(gòu)方法221無刷直流電動機弱磁調(diào)速調(diào)速方法221無刷直流電動機弱磁調(diào)速█控制方法

即改變逆變器開關元件的觸發(fā)角，使定子電流的相位提前，產(chǎn)生一個去磁的電樞磁動勢，削弱永磁磁場。█加弱磁線圈即在電機定子鐵芯中加入弱磁線圈，通入直流電流，產(chǎn)生一個軸向附加磁場，根據(jù)電流方向不同，可以削弱（或增加）永磁磁場。222無刷直流電動機弱磁調(diào)速█控制方法即改變逆變器開關無刷直流電動機弱磁調(diào)速

█

控制方法223無刷直流電動機弱磁調(diào)速█控制方法22無刷直流電動機弱磁調(diào)速

Fad=0，無去磁作用FδFa=FaqCYBZAFfNSn

θ=90o224無刷直流電動機弱磁調(diào)速Fad=0，無去磁作用FδFa=無刷直流電動機弱磁調(diào)速

Fad的最大去磁作用FaqFadFδFaCYBZAFfNSn

θ=120o90o<θ<120o225無刷直流電動機弱磁調(diào)速Fad的最大去磁作用FaqFadF無刷直流電動機增磁調(diào)速Fad的最大增磁作用FadFδFaqFaCYBZAFfNSn

θ=60o226無刷直流電動機增磁調(diào)速Fad的最大增磁作用FadFδFaq無刷直流電動機弱磁調(diào)速e,i00360o0iA180o150o30oeAiB150o270oeBeCiCωtωtωtα電流超前電動勢相位角α227無刷直流電動機弱磁調(diào)速e,i00360o0iA180o15無刷直流電動機弱磁調(diào)速1200160020002400n/(r?min-1)Tem(N.m)204060801201401600α=45oα=40oα=30oα=0不同相位角α時無刷電機機械特性228無刷直流電動機弱磁調(diào)速12001600無刷直流電動機弱磁調(diào)速█

增大電流超前角α可顯著提高電動機的調(diào)速范圍；█

α的增大意味著電動機直軸去磁電流的增大，直軸電樞反應去磁增大，從而實現(xiàn)電動機的弱磁；█

α的增大將導致電動機轉(zhuǎn)矩紋波增大，這些脈動轉(zhuǎn)矩頻率較高，對電機運行影響不大；同時也將導致電樞電流的增大，電機溫升有所提高。229無刷直流電動機弱磁調(diào)速█增大電流超前角α可顯著提高電動機無刷直流電動機弱磁調(diào)速

█

結(jié)構(gòu)方法230無刷直流電動機弱磁調(diào)速█結(jié)構(gòu)方法23無刷直流電動機弱磁調(diào)速

混合勵磁無刷直流電動機內(nèi)定子鐵心外轉(zhuǎn)子鐵心永磁極鐵極勵磁繞組231無刷直流電動機弱磁調(diào)速混合勵磁無刷直流電動機內(nèi)定子鐵心外轉(zhuǎn)無刷直流電動機弱磁調(diào)速

混合勵磁無刷直流電動機樣機232無刷直流電動機弱磁調(diào)速混合勵磁無刷直流電動機樣機232無刷直流電動機弱磁調(diào)速

混合勵磁無刷電機增磁原理永磁磁通勵磁磁通合成磁通233無刷直流電動機弱磁調(diào)速混合勵磁無刷電機增磁原理永磁磁通勵磁無刷直流電動機弱磁調(diào)速永磁磁通勵磁磁通合成磁通

混合勵磁無刷電機弱磁原理234無刷直流電動機弱磁調(diào)速永磁磁通勵磁磁通合成磁通混合勵磁無刷無刷直流電動機弱磁調(diào)速勵磁磁通的去磁作用轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過180o空間電角度S

N勵磁磁通感應極N勵磁電流S

235無刷直流電動機弱磁調(diào)速勵磁磁通的去磁作用轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過180o空無刷直流電動機弱磁調(diào)速勵磁磁通的增磁作用（改變勵磁電流的方向）轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過180o空間電角度S

SNN236無刷直流電動機弱磁調(diào)速勵磁磁通的增磁作用轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過180o空間無刷直流電動機弱磁調(diào)速樣機的輸出電壓波形調(diào)節(jié)CPPM電機氣隙磁通，可使電壓有效