前沿技术讲座(新型电机) PPT
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电动汽车用永磁电机的前沿技术ppt课件
18
从使用情况来看，闭胸式的使用比较 广泛。 敞开式 盾构之 中有挤 压式盾 构、全 部敞开 式盾构 ，但在 近些年 的城市 地下工 程施工 中已很 少使用 ，在此 不再说 明。
3 提高功率密度的研究动向
3.3 新型结构、设计优化和先进工艺
转矩密度高 定子可无槽，齿槽转矩小 制造费用高 电抗小，恒功率范围窄
2.1 采用分数槽集中绕组
优点：1）绕组端部短 铜耗小、效率高；
2）自感大，特别是隔齿绕电机 弱磁性能好，短路电流小；
3）齿槽转矩小，不需要斜槽； 4）每相绕组在电磁、热、机械上隔离；
相间互感小，容错能力强。 缺点：1）转子涡流损耗大，温升高。永磁体需要分段
2）噪声和振动相对比较大
10
从使用情况来看，闭胸式的使用比较 广泛。 敞开式 盾构之 中有挤 压式盾 构、全 部敞开 式盾构 ，但在 近些年 的城市 地下工 程施工 中已很 少使用 ，在此 不再说 明。
2 提高效率的前沿技术探讨
2.1 采用分数槽集中绕组
4极24槽
q2
4极12槽
q 1
a）重叠、分布绕组 b）重叠、集中绕组
4极6槽
q 1 2
c)非重叠、单齿绕
d）非重叠、隔齿绕
4极6槽
q 1 2
9
从使用情况来看，闭胸式的使用比较 广泛。 敞开式 盾构之 中有挤 压式盾 构、全 部敞开 式盾构 ，但在 近些年 的城市 地下工 程施工 中已很 少使用 ，在此 不再说 明。
3.1 冷却系统的合理设计
冷却方式的合理设计-风冷
特
殊
的
强
迫
风
冷
方
式
16
从使用情况来看，闭胸式的使用比较 广泛。 敞开式 盾构之 中有挤 压式盾 构、全 部敞开 式盾构 ，但在 近些年 的城市 地下工 程施工 中已很 少使用 ，在此 不再说 明。
从使用情况来看，闭胸式的使用比较 广泛。 敞开式 盾构之 中有挤 压式盾 构、全 部敞开 式盾构 ，但在 近些年 的城市 地下工 程施工 中已很 少使用 ，在此 不再说 明。
3 提高功率密度的研究动向
3.3 新型结构、设计优化和先进工艺
转矩密度高 定子可无槽，齿槽转矩小 制造费用高 电抗小，恒功率范围窄
2.1 采用分数槽集中绕组
优点：1）绕组端部短 铜耗小、效率高；
2）自感大，特别是隔齿绕电机 弱磁性能好，短路电流小；
3）齿槽转矩小，不需要斜槽； 4）每相绕组在电磁、热、机械上隔离；
相间互感小，容错能力强。 缺点：1）转子涡流损耗大，温升高。永磁体需要分段
2）噪声和振动相对比较大
10
从使用情况来看，闭胸式的使用比较 广泛。 敞开式 盾构之 中有挤 压式盾 构、全 部敞开 式盾构 ，但在 近些年 的城市 地下工 程施工 中已很 少使用 ，在此 不再说 明。
2 提高效率的前沿技术探讨
2.1 采用分数槽集中绕组
4极24槽
q2
4极12槽
q 1
a）重叠、分布绕组 b）重叠、集中绕组
4极6槽
q 1 2
c)非重叠、单齿绕
d）非重叠、隔齿绕
4极6槽
q 1 2
9
从使用情况来看，闭胸式的使用比较 广泛。 敞开式 盾构之 中有挤 压式盾 构、全 部敞开 式盾构 ，但在 近些年 的城市 地下工 程施工 中已很 少使用 ，在此 不再说 明。
3.1 冷却系统的合理设计
冷却方式的合理设计-风冷
特
殊
的
强
迫
风
冷
方
式
16
从使用情况来看，闭胸式的使用比较 广泛。 敞开式 盾构之 中有挤 压式盾 构、全 部敞开 式盾构 ，但在 近些年 的城市 地下工 程施工 中已很 少使用 ，在此 不再说 明。
新能源驱动电机课件ppt
高效能
提高电机的效率，降低能耗，是未来发展的主要方向。
轻量化
减轻电机重量，使其更适应电动汽车等移动设备的需要。
智能化
结合先进的控制算法，实现电机的智能化控制，提高其性 能和稳定性。
技术创新点
材料创新
新型材料如碳纤维、稀土永磁体的应用，可以提高电机的性能。
பைடு நூலகம்设计创新
优化电机结构设计，降低制造成本，提高生产效率。
集成化
电机与电力电子、控制系统的集成化程度越来越高，实现更高效 、紧凑的解决方案。
智能化
利用人工智能和大数据技术优化电机性能，实现预测性维护和智 能控制。
政策环境分析
1 2 3
政府支持
各国政府对新能源汽车产业给予政策支持，如补 贴、税收优惠等，促进新能源驱动电机市场的快 速发展。
排放法规
日益严格的排放法规推动汽车制造商加快新能源 汽车的研发和推广，对新能源驱动电机市场产生 积极影响。
分类
根据能源类型，新能源驱动电机 可分为直流电机、交流电机、永 磁同步电机、开关磁阻电机等。
工作原理与特性
工作原理
新能源驱动电机基于电磁感应原理， 通过磁场和电流的作用力产生旋转力 矩，从而驱动车辆或设备运动。
特性
高效、节能、环保、高扭矩、高可靠 性等。
新能源驱动电机的应用场景
新能源汽车
电动自行车
集成化设计
实现电机与其他动力系统的集 成化设计，提高整体效率。
成本问题
降低制造成本
通过优化生产工艺和降低材料成本，降低新 能源驱动电机的制造成本。
维护成本
提高电机的可靠性和耐久性，降低后期的维 护成本。
研发成本
加大研发投入，推动新能源驱动电机的技术 进步和产品升级。
自动化前沿技术培训讲义(PPT 35张)
自适应控制
在日常生活中，所谓自适应是指生物能改变自己的习性以适应 新的环境的一种特征。因此，直观地讲，自适应控制器应当是这样 一种控制器，它能修正自己的特性以适应对象和扰动的动态特性的 变化。 自适应控制的研究对象是具有一定程度不确定性的系统，这里 所谓的“不确定性”是指描述被控对象及其环境的数学模型不是完 全确定的，其中包含一些未知因素和随机因素。 任何一个实际系统都具有不同程度的不确定性，这些不确定性 有时表现在系统内部，有时表现在系统的外部。从系统内部来讲， 描述被控对象的数学模型的结构和参数，设计者事先并不一定能准 确知道。作为外部环境对系统的影响，可以等效地用许多扰动来表 示。这些扰动通常是不可预测的。此外，还有一些测量时产生的不 确定因素进入系统。面对这些客观存在的各式各样的不确定性，如 何设计适当的控制作用，使得某一指定的性能指标达到并保持最优 或者近似最优，这就是自适应控制所要研究解决的问题。
自动化在炮火中发展
自动化技术从产生到现在，它的发展始终没有离开武器装备 的需要。 在第二次世界大战中，同盟国军队的主要作战武器是火炮。 当时的火炮威力大、射程远，但是命中精度比较差。如果没有二 战这个巨大的实验场，自动化技术也不会有如此大的发展。可以 这样说“军事装备是自动化之父，二战是自动化诞生的产房”。 如果说军事设备是自动化之父，那么工业生产就是自动化之 母。自动化生产是人们梦寐以求的事情。 福特发明的汽车生产线是最成功的早期生产线，1913年福特 创建了由专用机床组成的“运动中的组装线”在这种生产线上， 要组装的部件由传送带运到一个个工人面前，每一个工人只完成 一种操作。 自动化技术为生产力的发展起了巨大作用，实现了人们摆脱 繁重的劳动的愿望。同时自动化技术也在应用中得到不断发展和 完善。
自动化原理
电机技术专题知识讲座
DC伺服电机0.3% 步进电机5.2%
无铁心 电机
直流电机
图1.6 小型电机多种类旳生产情况
家电 汽车有关
AV机器
其他
AV测试
图1.6 多种用途旳生产台电机 5
モータ技術
市场
将来预测
MM（有刷微型电机） BL（无刷电机） STP（步进电机） SDC（DC&串激电机） 1φ（单相电机） SHAD（罩极电机） LIN（线性传动装置、特殊电机）
10 モータ技術
电机存在旳3种力矩
但是，要用此式根据作用点旳电磁力直接计算力矩一般是比较困难旳， 所以一般是使用虚功原理（移动微小距离时旳工作与那时旳磁场能量变化 量是相等）根据积蓄磁气能量Wm旳变化，下列式(3.14)为基础进行计算旳 情况比较多。
气隙面旳吸引力（法向力）F是在气隙长度旳变化方向X、微分积蓄磁 气能量Wm而得出旳。旋转力矩（发生力矩）T一样地是在旋转方向θ、处微 分积蓄磁气能量Wm而得出。
图1.7 多种小型电机旳种别预测
6 モータ技術
电机旳基本原理
7
交变磁场与旋转磁场
图3.1交变磁场
图3.1旋转磁场
8 モータ技術
力矩旳产生原理
最基本旳电磁力是如图3.5所示旳夫累铭左手法则而产生，当磁场B中所置旳长度 为l旳导体上流通电流I时，载流导体所受旳作用力F为：
F=IBl
图3.图5 3夫.5累夫铭累（f铭le左m手ing法）则左手法则 9
交直流两用电机资料
小型电机旳分类、市场 电机旳基本原理 直流电机（共通、关联） 交直流两用电机（单相串励换向器电机） 附录
1
小型电机旳分类、市场
2
电机旳分类
3 ブラシレス
小型电机旳分类及定义
无铁心 电机
直流电机
图1.6 小型电机多种类旳生产情况
家电 汽车有关
AV机器
其他
AV测试
图1.6 多种用途旳生产台电机 5
モータ技術
市场
将来预测
MM（有刷微型电机） BL（无刷电机） STP（步进电机） SDC（DC&串激电机） 1φ（单相电机） SHAD（罩极电机） LIN（线性传动装置、特殊电机）
10 モータ技術
电机存在旳3种力矩
但是，要用此式根据作用点旳电磁力直接计算力矩一般是比较困难旳， 所以一般是使用虚功原理（移动微小距离时旳工作与那时旳磁场能量变化 量是相等）根据积蓄磁气能量Wm旳变化，下列式(3.14)为基础进行计算旳 情况比较多。
气隙面旳吸引力（法向力）F是在气隙长度旳变化方向X、微分积蓄磁 气能量Wm而得出旳。旋转力矩（发生力矩）T一样地是在旋转方向θ、处微 分积蓄磁气能量Wm而得出。
图1.7 多种小型电机旳种别预测
6 モータ技術
电机旳基本原理
7
交变磁场与旋转磁场
图3.1交变磁场
图3.1旋转磁场
8 モータ技術
力矩旳产生原理
最基本旳电磁力是如图3.5所示旳夫累铭左手法则而产生，当磁场B中所置旳长度 为l旳导体上流通电流I时，载流导体所受旳作用力F为：
F=IBl
图3.图5 3夫.5累夫铭累（f铭le左m手ing法）则左手法则 9
交直流两用电机资料
小型电机旳分类、市场 电机旳基本原理 直流电机（共通、关联） 交直流两用电机（单相串励换向器电机） 附录
1
小型电机旳分类、市场
2
电机旳分类
3 ブラシレス
小型电机旳分类及定义
步进电动机课件ppt
驱动电路类型
常见的步进电动机驱动电 路包括H桥、A4988等。
驱动电路元件
驱动电路的主要元件包括 晶体管、二极管、电容等 ，用于实现电流的放大和 转换。
步进电动机的常见
04
问题与解决方案
步进电动机的常见问题
电机发热过高
电机运行噪音过大
电机在运行过程中发热过高，可能是由于 电机过载、通风不良、绕组故障等原因。
定制化
随着市场的多样化需求，步 进电动机将逐渐实现定制化 生产，满足不同客户和行业 的特殊需求。
步进电动机的未来展望
更广泛的应用领域
随着步进电动机性能和效率的提高，其 应用领域将进一步扩大，涉及到更多行
业和领域。
更智能的集成系统
未来步进电动机将与传感器、控制器 等智能器件集成，形成更智能的控制
系统。
步进电动机的旋转角度和速度 可以通过控制脉冲的数量和频
率来实现高精度的控制。
响应速度快
步进电动机的转动速度和方向 可以通过控制脉冲的频率和相 序来快速响应。
低速性能好
步进电动机在低速时仍能保持 较好的稳定性和平滑性，不会 出现丢步或过冲的现象。
可靠性高
步进电动机的结构简单，维护 方便，且使用寿命长，可靠性
它广泛应用于各种自动化设备、机器 人、数控机床等领域，是实现精密控 制的重要元件之一。
步进电动机的分类
根据结构分类
根据工作电流方式分类
有齿型步进电动机、无齿型步进电动 机、混合型步进电动机等。
有直流步进电动机和交流步进电动机 。
根据相数分类
有单相、两相、三相和多相步进电动 机。
步进电动机的工作原理
步进电动机的驱动
03
控制
步进电动机驱动器
新能源发电技术培训讲义(71张)PPT
❖ 特性：周期性、多样性、
复杂性
多大的风力才可以发电呢?
❖ 一般说来，3级风就有利用的价值。但从经济合 理的角度出发，风速大于4m/s才适宜于发电。
❖ 据测定，一台55kW的风力发电机组，当风速 9.5m/s时，机组的输出功率为55kW；当风速8m/s 时，功率为38kW；风速6m/s时，只有16kW；而风 速为5m/s时，仅为9.5kW。可见风力愈大，经济 效益也愈大。
8.虚构的 加强使 小说和 传统故 事之间 的区别 清晰起 来。小 说中的 故事可 以来自 想象， 不一定 是作者 的亲历 亲闻。 小说家 常闭门 构思， 作品大 多诞生 于他们 的离群 索居的 时候， 小说家 可以闲 坐在布 宜诺斯 艾利斯 的图书 馆中， 或者在 巴黎一 间终年 不见阳 光的阁 楼里， 杜撰他 们想象 中 的历险故 事。 9.一个匠 人漂泊 一生， 积攒下 无数的 见闻、 掌故和 趣事， 当他晚 年坐在 火炉旁 给孩子 们讲述 这一切 的时候 ，他本 人就是 故事的 一部分 。传统 故事是 否值得 转述， 往往只 取决于 故事本 事的趣 味性和 可流传 性。
新能源发 电技术 培训讲 义(71张 )PPT完 美版
1.于普通 民众的 文化知 识和精 神素养 ，有着 为官的 阅历和 广阔的 视野， 对下层 民众生 活有深 刻的了 解。他 们既可 以将下 情上迭 ，也可 以将官 方的意 旨贯彻 于民间 。 2.他们在 乡间承 担着传 承文化 、教化 民众的 责任， 同时参 与地方 教育和 地方管 理，引 领着一 方社会 的发展 。乡绅 群体的 消失， 使乡村 失去了 传统文 化的传 承人， 失去了 文化颁 被和灵 魂，没 有了
6．如何在 肯定草 根文化 的同时 ，不过 分鼓吹 偶像崇 拜，而 是放大 草根中 “励志 ”的因 素，把 社会主 流价值 观传递 给大众 ，是值 得娱乐 媒体深 思的问 题。 7．当今世 界自主 知识产 权占比 重是衡 量一个 国家科 学发展 水平的 标志， 而科学 技术进 步与否 是国家 富强的 标志。
复杂性
多大的风力才可以发电呢?
❖ 一般说来，3级风就有利用的价值。但从经济合 理的角度出发，风速大于4m/s才适宜于发电。
❖ 据测定，一台55kW的风力发电机组，当风速 9.5m/s时，机组的输出功率为55kW；当风速8m/s 时，功率为38kW；风速6m/s时，只有16kW；而风 速为5m/s时，仅为9.5kW。可见风力愈大，经济 效益也愈大。
8.虚构的 加强使 小说和 传统故 事之间 的区别 清晰起 来。小 说中的 故事可 以来自 想象， 不一定 是作者 的亲历 亲闻。 小说家 常闭门 构思， 作品大 多诞生 于他们 的离群 索居的 时候， 小说家 可以闲 坐在布 宜诺斯 艾利斯 的图书 馆中， 或者在 巴黎一 间终年 不见阳 光的阁 楼里， 杜撰他 们想象 中 的历险故 事。 9.一个匠 人漂泊 一生， 积攒下 无数的 见闻、 掌故和 趣事， 当他晚 年坐在 火炉旁 给孩子 们讲述 这一切 的时候 ，他本 人就是 故事的 一部分 。传统 故事是 否值得 转述， 往往只 取决于 故事本 事的趣 味性和 可流传 性。
新能源发 电技术 培训讲 义(71张 )PPT完 美版
1.于普通 民众的 文化知 识和精 神素养 ，有着 为官的 阅历和 广阔的 视野， 对下层 民众生 活有深 刻的了 解。他 们既可 以将下 情上迭 ，也可 以将官 方的意 旨贯彻 于民间 。 2.他们在 乡间承 担着传 承文化 、教化 民众的 责任， 同时参 与地方 教育和 地方管 理，引 领着一 方社会 的发展 。乡绅 群体的 消失， 使乡村 失去了 传统文 化的传 承人， 失去了 文化颁 被和灵 魂，没 有了
6．如何在 肯定草 根文化 的同时 ，不过 分鼓吹 偶像崇 拜，而 是放大 草根中 “励志 ”的因 素，把 社会主 流价值 观传递 给大众 ，是值 得娱乐 媒体深 思的问 题。 7．当今世 界自主 知识产 权占比 重是衡 量一个 国家科 学发展 水平的 标志， 而科学 技术进 步与否 是国家 富强的 标志。
现代电机控制技术课件PPT
BB σB mB LσBiB LmBiB LBiB
式中， LσB 、 LmB 和 LB 分别为线圈 B 的漏电感、励磁电感和自感。且有
LB LσB LmB
线圈 B 产生的磁通同时要与线圈 A 交链，反之亦然。这部分相互交
链的磁通称为互感磁通。在图 1-1 中，励磁磁通mB 全部与线圈 A 交链，
现代电机控制技术
现代电机控制技术
第1章 基础知识 第2章 三相感应电动机矢量控制 第3章 三相永磁同步电动机矢量控制 第4章 三相感应电动机直接转矩控制 第5章 三相永磁同步电动机直接转矩控制 第6章 无速度传感器控制与智能控制
第1章 基础知识
1.1 电磁转矩 1.2 直、交流电机电磁转矩 1.3 空间矢量 1.4 矢量控制
在时间 dt 内，由外部电源输入铁心线圈 A 和 B 的净电能 dWe 为
电机中常用的铁磁材料的磁导率 Fe 约是真空磁导率 0 的
2000～6000 倍。空气磁导率与真空磁导率几乎相等。铁磁材料的 导磁特性是非线性的，通 常 将 Bm f (Hm) 关 系 曲 线称为磁化曲线，如图 1-3 所示。可以看出，当 H m 达 到一定值后，随着 H m 的增 大，Bm 增加越来越慢，这 种现象称为饱和。
圈不仅励磁电感相等，且励磁电感又与互感相等。
线圈 A 的全磁链 A 可表示为 A LσAiA LmAiA LABiB
同理可得
LAiA LABiB
B LσBiB LmBiB LBAiA
LBiB LBAiA
感应电动势 eA 和 eB 分别为
eA
d A
dt
eB
d B
dt
(1-33) (1-34) (1-35) (1-36)
图 1-4 串联磁路的模拟电路图
前沿技术讲座新型电机ppt课件
2.2.2 星形连接三相桥式主电路
+
VT1
VT3
VT5
US
A
B
C
VT4
VT6
VT2
-
位置检测器的三个输出信号通过逻辑电路控制这些 开关管的导通和截止，其控制方式有两种：二二导通 方式和三三导通方式。
26
为了规范 事业单 位聘用 关系， 建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
b) 四相半桥主电路
12
为了规范 事业单 位聘用 关系， 建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
2. 逆变器
2) 桥式——全控型
VT1 VD1 VT3 VD3 VT5 VD5 US
A
C
B
VT4 VD4 VT6 VD6 VT2 VD2
（8）功率变换技术的研究
为了规范 事业单 位聘用 关系， 建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
3、新型电机重点发展方向
(1)现代高品质电气驱动与智能控制，包括 电动汽车、舰船推进、高性能电梯等使用 的高品质电气驱动系统和全数字、智能化 交流伺服系统的研究。
外转子 永磁体 绕组
内定子
实际电机
结构示意图
外转子无刷直流电动机
11
为了规范 事业单 位聘用 关系， 建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
2. 逆变器
1) 非桥式（半桥式）——半控型
+
VT1
VT3
VT5
US
A
B
C
VT4
VT6
VT2
-
位置检测器的三个输出信号通过逻辑电路控制这些 开关管的导通和截止，其控制方式有两种：二二导通 方式和三三导通方式。
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为了规范 事业单 位聘用 关系， 建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
b) 四相半桥主电路
12
为了规范 事业单 位聘用 关系， 建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
2. 逆变器
2) 桥式——全控型
VT1 VD1 VT3 VD3 VT5 VD5 US
A
C
B
VT4 VD4 VT6 VD6 VT2 VD2
（8）功率变换技术的研究
为了规范 事业单 位聘用 关系， 建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
3、新型电机重点发展方向
(1)现代高品质电气驱动与智能控制，包括 电动汽车、舰船推进、高性能电梯等使用 的高品质电气驱动系统和全数字、智能化 交流伺服系统的研究。
外转子 永磁体 绕组
内定子
实际电机
结构示意图
外转子无刷直流电动机
11
为了规范 事业单 位聘用 关系， 建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
2. 逆变器
1) 非桥式（半桥式）——半控型
第章新电机介绍PPT课件
主要内容： 1、直线电动机的结构、工作原理及应用； 2、超声波电动机的结构、工作原理及应用； 3、无刷直流电动机的结构、工作原理及应用； 4、开关磁阻电动机的结构、工作原理及应用；
第1页/共67页
一、概述
第一节 直线电动机
利用电能直接产生直线运动的电动机。其原理与相应的旋转式电动机相似， 在结构上可看作是由相应旋转电机沿径向切开,拉直演变而成。直线电动机包括定 子和动子两个主要部分
动子
旋转电机
定子
第2页/共67页
直线电动机的结构有扁平型和管型 扁平型
管型
1、轨道；2、磁路；3、定子叠片；4、定子绕组
第3页/共67页
直线电动机按原理分为直流直线电动机、交流直线异步电动机、直线步进电动机和 交流直线同步电动机 直线电动机较多地应用于各种定位系统和自动控制系统。大功率的直线电动机还常 用于电气铁路高速列车的牵引、鱼雷的发射等装备中。
第16页/共67页
四、直线同步电动机
由旋转式同步电动机演变而来。其工作原理和旋转式同步电动机相同。主要由定 子和动子两部分组成，嵌有交流线圈的部分为定子。 当定子多相绕组中通入对称交流电流后，电机气隙中就产生一个磁场行波，与动 子的磁场作用产生电磁力使动子发生直线运动。
第17页/共67页
直线同步电动机的比推力较直线异步电动机的比推力大，功率因数和效率也比异 步好。因此，直线同步电动机的性能优越。
永磁体 Y轴
定子齿
X轴
定子 磁极
第26页/共67页
第二节 超声波电动机
超声波电动机是非电磁型电动机，它不是依据电磁力定律来工作的。它是利用压电振动 产生的强力超声波的振动能转换为机械能。 超声波电动机是利用定子变形产生振动和转子接触，通过摩擦来传递转矩和功率。
第1页/共67页
一、概述
第一节 直线电动机
利用电能直接产生直线运动的电动机。其原理与相应的旋转式电动机相似， 在结构上可看作是由相应旋转电机沿径向切开,拉直演变而成。直线电动机包括定 子和动子两个主要部分
动子
旋转电机
定子
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直线电动机的结构有扁平型和管型 扁平型
管型
1、轨道；2、磁路；3、定子叠片；4、定子绕组
第3页/共67页
直线电动机按原理分为直流直线电动机、交流直线异步电动机、直线步进电动机和 交流直线同步电动机 直线电动机较多地应用于各种定位系统和自动控制系统。大功率的直线电动机还常 用于电气铁路高速列车的牵引、鱼雷的发射等装备中。
第16页/共67页
四、直线同步电动机
由旋转式同步电动机演变而来。其工作原理和旋转式同步电动机相同。主要由定 子和动子两部分组成，嵌有交流线圈的部分为定子。 当定子多相绕组中通入对称交流电流后，电机气隙中就产生一个磁场行波，与动 子的磁场作用产生电磁力使动子发生直线运动。
第17页/共67页
直线同步电动机的比推力较直线异步电动机的比推力大，功率因数和效率也比异 步好。因此，直线同步电动机的性能优越。
永磁体 Y轴
定子齿
X轴
定子 磁极
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第二节 超声波电动机
超声波电动机是非电磁型电动机，它不是依据电磁力定律来工作的。它是利用压电振动 产生的强力超声波的振动能转换为机械能。 超声波电动机是利用定子变形产生振动和转子接触，通过摩擦来传递转矩和功率。
电机ppt课件
靠性和可维护性。
电机材料的发展趋势
电机材料是影响电机性能的重要因素之一，随着科技的不断进步，新型材料在电机中的应用 越来越广泛。
未来电机材料的发展将更加注重轻量化和高强度化，采用新型材料如碳纤维、钛合金等，减 轻电机的重量并提高其机械强度。
同时，新型导磁材料和绝缘材料的应用也将不断扩大，以提高电机的磁场强度和绝缘性能。 此外，纳米材料等新型材料在电机中的应用也将逐渐增多，为电机的性能提升提供更多可能 性。
子内旋转。
02
定子通常由铁芯和绕组组成 ，绕组通电后产生磁场。转 子可以是绕组型或鼠笼型，
根据电机类型而定。
03
电机的结构需满足高效、稳 定、可靠、耐用等要求，以 确保电机的正常工作和长寿
命。
电机的材料电机Βιβλιοθήκη 材料选择对于电机的性能和寿命至关重要。
定子铁芯通常采用硅钢片或铁氧体材料制成，以提高磁性能和降低损耗。转子材料 可以是铸铁、铸钢、铝合金等，根据电机类型和性能要求而定。
02
电机的原理与结构
电机的原理
电机的工作原理基于电磁感应定律，通过磁场和电流相 互作用产生转矩，使电机旋转。
电机的种类繁多，根据工作原理和应用领域可分为直流 电机、交流电机、步进电机、伺服电机等。
不同种类的电机具有不同的工作原理和特性，适用于不 同的应用场景。
电机的结构
01
电机主要由定子和转子组成 ，定子固定不动，转子在定
功率与效率
功率
电机在单位时间内所做的功，通 常以瓦特（W）为单位。功率决 定了电机的输出能力。
效率
电机运行时的能量转换效率，通 常以百分比表示。效率越高，电 机的能源利用率越好。
转矩与转速
转矩
电机产生旋转运动的力矩，通常以牛 顿米（Nm）为单位。转矩决定了电 机的负载能力和启动性能。
电机材料的发展趋势
电机材料是影响电机性能的重要因素之一，随着科技的不断进步，新型材料在电机中的应用 越来越广泛。
未来电机材料的发展将更加注重轻量化和高强度化，采用新型材料如碳纤维、钛合金等，减 轻电机的重量并提高其机械强度。
同时，新型导磁材料和绝缘材料的应用也将不断扩大，以提高电机的磁场强度和绝缘性能。 此外，纳米材料等新型材料在电机中的应用也将逐渐增多，为电机的性能提升提供更多可能 性。
子内旋转。
02
定子通常由铁芯和绕组组成 ，绕组通电后产生磁场。转 子可以是绕组型或鼠笼型，
根据电机类型而定。
03
电机的结构需满足高效、稳 定、可靠、耐用等要求，以 确保电机的正常工作和长寿
命。
电机的材料电机Βιβλιοθήκη 材料选择对于电机的性能和寿命至关重要。
定子铁芯通常采用硅钢片或铁氧体材料制成，以提高磁性能和降低损耗。转子材料 可以是铸铁、铸钢、铝合金等，根据电机类型和性能要求而定。
02
电机的原理与结构
电机的原理
电机的工作原理基于电磁感应定律，通过磁场和电流相 互作用产生转矩，使电机旋转。
电机的种类繁多，根据工作原理和应用领域可分为直流 电机、交流电机、步进电机、伺服电机等。
不同种类的电机具有不同的工作原理和特性，适用于不 同的应用场景。
电机的结构
01
电机主要由定子和转子组成 ，定子固定不动，转子在定
功率与效率
功率
电机在单位时间内所做的功，通 常以瓦特（W）为单位。功率决 定了电机的输出能力。
效率
电机运行时的能量转换效率，通 常以百分比表示。效率越高，电 机的能源利用率越好。
转矩与转速
转矩
电机产生旋转运动的力矩，通常以牛 顿米（Nm）为单位。转矩决定了电 机的负载能力和启动性能。
现代电机控制技术ppt课件
其在气隙中产生正弦分布的励磁磁场与两 个永磁体相同。再将这两个励磁线圈等效 置于转子槽内的励磁绕组，其有效匝数为 相绕组的 3 2 倍。
通入等效励磁电流if后，在气隙中产生的正 弦分布的励磁磁场与两个永磁体相同。
f Lmfif Lmf为等效励磁电感，如图3-
6b。
;
11
将永磁体磁场轴线定义为d轴，q轴顺着旋 转方向超前d轴90°。
另有
d dtψfejr
dψf ejr j dt
rψf
;
23
等式右边第一项是变压器电动势项，因ψf 为恒值，故为零；
第二项是运动电动势项，是因转子磁场旋 转产生的感应电动势，通常又称为反电动 势。
定子电压的矢量方程式
us RsisLs ddistjrψf
;
24
其等效电路如图3-8(p109)，图中，e0 jrψf 为感应电动势矢量。
Lm称为等效励磁电感
Lm Lf
对于内装式的有
Lmd Lmq
;
13
;
14
2 面装式三相永磁同步电动机的矢量 方程
定子磁链和电压矢量方程
三相绕组的电压方程
uA
RsiA
dA
dt
uB
RsiB
dB
dt
uC
RsiC
dC
dt
式中，ψA、ψB、ψC分别为A、B、C相绕 组的全磁链。
;
15
A LA LAB LACiA fA BLBA LB LBCiBfB C LCA LCB LC iC fC 式中，ψfA、ψfB、ψfC分别为永磁励磁磁 场链过A、B、C绕组产生的磁链。
;
38
定子磁场在dq轴方向上的分量分别为
d Ldid f
通入等效励磁电流if后，在气隙中产生的正 弦分布的励磁磁场与两个永磁体相同。
f Lmfif Lmf为等效励磁电感，如图3-
6b。
;
11
将永磁体磁场轴线定义为d轴，q轴顺着旋 转方向超前d轴90°。
另有
d dtψfejr
dψf ejr j dt
rψf
;
23
等式右边第一项是变压器电动势项，因ψf 为恒值，故为零；
第二项是运动电动势项，是因转子磁场旋 转产生的感应电动势，通常又称为反电动 势。
定子电压的矢量方程式
us RsisLs ddistjrψf
;
24
其等效电路如图3-8(p109)，图中，e0 jrψf 为感应电动势矢量。
Lm称为等效励磁电感
Lm Lf
对于内装式的有
Lmd Lmq
;
13
;
14
2 面装式三相永磁同步电动机的矢量 方程
定子磁链和电压矢量方程
三相绕组的电压方程
uA
RsiA
dA
dt
uB
RsiB
dB
dt
uC
RsiC
dC
dt
式中，ψA、ψB、ψC分别为A、B、C相绕 组的全磁链。
;
15
A LA LAB LACiA fA BLBA LB LBCiBfB C LCA LCB LC iC fC 式中，ψfA、ψfB、ψfC分别为永磁励磁磁 场链过A、B、C绕组产生的磁链。
;
38
定子磁场在dq轴方向上的分量分别为
d Ldid f
串激电机技术讲座PPT课件
串激电机技术讲座PPT课 件
第一节 电机常识
1.1 电机分类
电 机：机械能与电能相互转换的一种器械
按能源转换方式分： 电动机：电能转换成机械能 发电机：把机械能转换电能
按电源分： 直流电机：电流大小恒定 交流电机：电流按一定频率(50Hz/60Hz)交变
按功率大小分： 大型电机： 中小型电机： 微电机：中心高小于90mm或1500r/min时的折算功率小于1.1KW.
14
2.5 寻找起钩？
图纸的起钩究竟在转子的什么位置？
若以第一组所绕线圈为例，上图的起钩即绕线的第一个挂钩；
若以转子最后一槽线圈为例，上图的起钩对应于倒数第三钩。 若以转子下一个虚拟线圈为例，上图的起钩对应于转子尾钩。
结论：任意一槽的线圈都有一个起始钩，12槽就有12个起始钩。
图纸上的起始钩
12
2.3 单波绕组
K1 2 3 4 5 6 Y1+Y2=Y=YK=(k-1)/P
K1 2 3 4 5 6 Y1+Y2=Y=YK=(k+1)/P
13
2.4 生产中实用的绕线图
钩 对 槽
Z=12
槽数
U=2
虚槽数
起 K=Z*U=24 换向片数 始 钩
换向器
ABC
A BC
铁芯
①左飞叉：红线 右飞叉：绿线 ②红线头与绿线尾绕在同一钩子上 ③这组红色圈与换向器连接关系（偏移） ，适用于任意槽内的一组线圈。
9
1.9 串激电机结构
机械结构：定子、转子、轴承、前后支架、碳刷…… 材料：
导电材料：漆包线、换向器、碳刷、引接线…… 导磁材料：硅钢片、钢外壳…… 绝缘材料：绝缘纸、槽楔片、绝缘漆、套管、端板…… 支撑材料：轴、轴承、前后支架……
第一节 电机常识
1.1 电机分类
电 机：机械能与电能相互转换的一种器械
按能源转换方式分： 电动机：电能转换成机械能 发电机：把机械能转换电能
按电源分： 直流电机：电流大小恒定 交流电机：电流按一定频率(50Hz/60Hz)交变
按功率大小分： 大型电机： 中小型电机： 微电机：中心高小于90mm或1500r/min时的折算功率小于1.1KW.
14
2.5 寻找起钩？
图纸的起钩究竟在转子的什么位置？
若以第一组所绕线圈为例，上图的起钩即绕线的第一个挂钩；
若以转子最后一槽线圈为例，上图的起钩对应于倒数第三钩。 若以转子下一个虚拟线圈为例，上图的起钩对应于转子尾钩。
结论：任意一槽的线圈都有一个起始钩，12槽就有12个起始钩。
图纸上的起始钩
12
2.3 单波绕组
K1 2 3 4 5 6 Y1+Y2=Y=YK=(k-1)/P
K1 2 3 4 5 6 Y1+Y2=Y=YK=(k+1)/P
13
2.4 生产中实用的绕线图
钩 对 槽
Z=12
槽数
U=2
虚槽数
起 K=Z*U=24 换向片数 始 钩
换向器
ABC
A BC
铁芯
①左飞叉：红线 右飞叉：绿线 ②红线头与绿线尾绕在同一钩子上 ③这组红色圈与换向器连接关系（偏移） ，适用于任意槽内的一组线圈。
9
1.9 串激电机结构
机械结构：定子、转子、轴承、前后支架、碳刷…… 材料：
导电材料：漆包线、换向器、碳刷、引接线…… 导磁材料：硅钢片、钢外壳…… 绝缘材料：绝缘纸、槽楔片、绝缘漆、套管、端板…… 支撑材料：轴、轴承、前后支架……
新型汽车动力技术专题讲座PPT
日本松下电气公司研制的超级电容系列有70F、 500F 、 600F 、 1500F等产品
Maxwell科技公司的超级电容已批量生产
福特、奔驰、本田、丰田、马自达等汽车公司都 推出了以超级电容为辅助动力的电动概念车
在俄罗斯由超级电容为唯一车载动力源或协同动 力源的公交车和卡车已经运行
国外主要的生产企业有：美国的Maxwell公司， 俄罗斯的Econd公司、Elit公司，日本的Elna公司、 Panasonic公司、Nec-Tokin公司，韩国的Ness公 司、Korchip公司、Nuintek公司等。
超级电容国外发展动态
西门子公司在柴油机混合动力城市客车上将超级 电容用于制动能量系统
1.2.3.6 超级电容的设计
Wcap：超级电容的最大储存能量
1.2.3.7 超级电容国外发展动态
在超级电容器的产业化方面，美国、日本、俄罗 斯、瑞士、韩国、法国的一些公司凭借多年的研 究开发和技术积累，目前处于领先地位。如美国 的Maxwell，日本的Nec、松下、Tokin和俄罗斯 的Econd公司等，这些公司目前占据着全球大部 分市场。
超级电容的端电压 ：
超级电容的等值电路
在不同的电流放电率情况下，单元超级电容的端电 压随放电时间呈线性下降，且在高电流放电率的条 件下，端电压下降得更快
Maxwell 2600 F超级电容的放电特性
有效的可充分利用的能量
VCR－超级电容的额定电压 VCb －超级电容的底电压
1.2.3.4 超级电容的特点
超级电容国外发展动态
俄罗斯已在载重汽车上批量采用超级电容，德国 也在客车启动上应用此类产品
超级电容国内发展动态
目前国内从事大容量超级电容研发的厂家共有50 多家，然而，能够批量生产并达到实用化水平的 厂家只有10多家。
Maxwell科技公司的超级电容已批量生产
福特、奔驰、本田、丰田、马自达等汽车公司都 推出了以超级电容为辅助动力的电动概念车
在俄罗斯由超级电容为唯一车载动力源或协同动 力源的公交车和卡车已经运行
国外主要的生产企业有：美国的Maxwell公司， 俄罗斯的Econd公司、Elit公司，日本的Elna公司、 Panasonic公司、Nec-Tokin公司，韩国的Ness公 司、Korchip公司、Nuintek公司等。
超级电容国外发展动态
西门子公司在柴油机混合动力城市客车上将超级 电容用于制动能量系统
1.2.3.6 超级电容的设计
Wcap：超级电容的最大储存能量
1.2.3.7 超级电容国外发展动态
在超级电容器的产业化方面，美国、日本、俄罗 斯、瑞士、韩国、法国的一些公司凭借多年的研 究开发和技术积累，目前处于领先地位。如美国 的Maxwell，日本的Nec、松下、Tokin和俄罗斯 的Econd公司等，这些公司目前占据着全球大部 分市场。
超级电容的端电压 ：
超级电容的等值电路
在不同的电流放电率情况下，单元超级电容的端电 压随放电时间呈线性下降，且在高电流放电率的条 件下，端电压下降得更快
Maxwell 2600 F超级电容的放电特性
有效的可充分利用的能量
VCR－超级电容的额定电压 VCb －超级电容的底电压
1.2.3.4 超级电容的特点
超级电容国外发展动态
俄罗斯已在载重汽车上批量采用超级电容，德国 也在客车启动上应用此类产品
超级电容国内发展动态
目前国内从事大容量超级电容研发的厂家共有50 多家，然而，能够批量生产并达到实用化水平的 厂家只有10多家。
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基于专用集成电路 的控制系统
数模混合控制系统
全数字控制系统
控制器是无刷直流电动机正常运行并实现各种调速伺服 功能的指挥中心
19
2.1.2 基本工作原理
永磁无刷直流 电机系统图
控制电路对转子位置传感器检测的信号进行逻辑变换 后产生脉宽调制PWM信号，经过驱动电路放大送至逆 变器各功率开关管，从而控制电动机各相绕组按一定 顺序工作，在电机气隙中产生跳跃式旋转磁场。 20
2. 逆变器
2) 桥式——全控型
VT1 VD1 VT3 VD3 VT5 VD5
A
US
C
B
VT4 VD4 VT6 VD6 VT2 VD2
c) 星形联结三相桥式主电路
13
2. 逆变器
2) 桥式——全控型
VT1 VD1 VT3 VD3 VT5 VD5
US
A
VT4 VD4 VT6 VD6 VT2 VD2
9
N S
S N
N S
S N
表面式磁极
N N
N
N
S
S
S
S
SS N
NS
S
S
N
N
S
N
N
嵌入式磁极
环形磁极
内转子结构形式
10
外转子 永磁体 绕组
内定子
实际电机
结构示意图
外转子无刷直流电动机
11
2. 逆变器
1) 非桥式（半桥式）——半控型
US
US
A
B
C
A
B
C
D
a) 三相半桥主电路
b) 四相半桥主电路
12
1.2.1 星形连接三相半桥主电路
US
A
B
C
VT1 H1 H2 H3
VT2
VT3
24
在三相半桥主电路中，位置信号有1/3周期为高电平、2/3 周期为低电平，各传感器之间的相位差也是1/3周期，如 图所示。 H1
0 120 240 360 480
t
H2
0 120 240 360 480
t
H3
0 120 240 360 480
研究方向:
（1）谐波抑制与无功补偿 （2）电力电子电路仿真与设计 （3）计算机控制系统 （4）电气系统智能控制技术 （5）现代控制理论及其在电气传动中的应用 （6）系统故障诊断技术及应用 （7）现代交、直流电机调速技术
（8）功率变换技术的研究
3、新型电机重点发展方向
(1)现代高品质电气驱动与智能控制，包括 电动汽车、舰船推进、高性能电梯等使用 的高品质电气驱动系统和全数字、智能化 交流伺服系统的研究。
(2) 新型特种电机与新能源技术，包括各种 新概念、新原理、新材料电机的理论、模 型、控制及应用，新能源利用中所需特种 电机及关键技术的研究。
(3) 电磁工程与电物理技术，包括电磁场分 析技术、特种电磁装备等。
星形联接三相桥式主电路应用最多
17
3. 位置检测器
有位
置传
感器
位
检测
置
检
测
器
无位
置传
感器
检测
磁敏式 光电式 电磁式 接近开关式 正余弦变压器 编码器 反电动势检测 续流二极管工作状态检测 定子三次谐波检测 瞬时电压方程法
18
4. 控制器
模拟 控制 系统
控 制 器
数字 控制 系统
分立元件加少量集 成电路构成的模拟 控制系统
工作原理
磁→→B转态—转-逻 E极A两子改子-、辑图每变磁→相B变示转 一 场电导相换位过 次 顺机导通→置， 时6顺通0三V→电 针o时，→1相位、机 连针逆I:置六V有续旋E变6+信状旋6转开-器个A号转态通开-磁、关状定管态子磁位→相换，磁V极置导流三1场转信通、一相隔过号→V次各62I6→、:导00开OE逻o定图通跳+通辑-子示1跃A→2变-磁位0旋CAo换状—-置转、E-→C
（2）电机控制（电机控制理论与高性 能运动控制方法 ）与电力电子应用技 术 （3）智能电器及在线监测技术 （4）高频功率磁元件分析与应用 （5）电机电器智能测试技术
（6）电气装备检测与故障诊断
2、电力电子与电气传动
电力电子与电力传动学科主要研究新型电 力电子器件、电能的变换与控制、功率源、 电力传动及其自动化等理论技术和应用。它 是综合了电能变换、电磁学、自动控制、微 电子及电子信息、计算机等技术的新成就而 迅速发展起来的交叉学科，对电气工程学科 的发展和社会进步具有广泛的影响和巨大的 作用。
无刷直流电动机与永磁同步电动机两种驱动 模式的波形比较如下图所示。
22
B
B
O
O
t
t
ea
ea
O
O
t
t
ia
ia
O
O
t
t
Ta
Ta
O
O
t
t
Te
Te
O t
(a) 无刷直流电动机
O
(b) 永磁同步电动机
t
23
2.2 无刷直流电动机的主电路及其工作方式
无刷直流电动机的主电路主要有星形联结三 相半桥式、星形联结三相桥式和角形联结三相 桥式三种形式。
——自同步电机
→电机顺时针旋转
21
2.1.3 无刷直流电动机与永磁同步电动机
由变频器供电的永磁同步电动机加上转子位置闭环 控制系统后构成自同步永磁电动机，既具有永磁直 流电动机的优异调速性能，又实现了无刷化。 无刷直流电动机出力大、控制简单、成本低，其调 速性能已能达到低速转矩脉动小于3％、调速比大 于1:10000的水平，因而越来越多地受到人们的青 睐。
二、无刷直流电动机 Brushless DC Motor ( BLDCM)
2.1 无刷直流电动机系统 2.1.1 基本组成
直流电 源
逆变器
电机本体
输出
控制信号
控制器
位置检测器
无刷直流电机构成框图
8
1. 电动机本体
定子
永磁转子 传感器定子 传感器转子
(a) 结构示意图
(b) 定转子实际结构
无刷直流电动机结构
t
旋转磁场在360电角度范围内有三种磁状态，每种 磁状态持续120电角度。我们把这种工作方式叫做单 相导通星形三相三状态。
新型电机
一、概述
1.电机与电器 主要研究电机电器及其控制系统的运
行理论、电磁问题、设计和控制理论， 涉及电机电器的基本理论、特种电机及 其控制系统、电机计算机辅助设计及优 化技术、电机电磁场数学模型与数值分 析、电机的控制理论及方法、特种电机 设计等研究领域。
在不同的学校，研究方向略有不同， 但主要研究方向如下： （1）新型电机及机电一体化技术、能 源变换技术
C
B
d) 三角形联结三相桥式主电路
14
2. 逆变器
2) 桥式——全控型
A US
B
e)正交两相全控型主电路
15
2. 逆变器
2) 桥式——全控型
USBiblioteka ADBC
f) 封闭形联结四相桥式主电路
16
主电路选择原则
绕组利用率：三相绕组优于四相、五相绕组 转矩脉动：相数越多，转矩脉动越小 电路成本：相数越多，电路成本越高
数模混合控制系统
全数字控制系统
控制器是无刷直流电动机正常运行并实现各种调速伺服 功能的指挥中心
19
2.1.2 基本工作原理
永磁无刷直流 电机系统图
控制电路对转子位置传感器检测的信号进行逻辑变换 后产生脉宽调制PWM信号，经过驱动电路放大送至逆 变器各功率开关管，从而控制电动机各相绕组按一定 顺序工作，在电机气隙中产生跳跃式旋转磁场。 20
2. 逆变器
2) 桥式——全控型
VT1 VD1 VT3 VD3 VT5 VD5
A
US
C
B
VT4 VD4 VT6 VD6 VT2 VD2
c) 星形联结三相桥式主电路
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2. 逆变器
2) 桥式——全控型
VT1 VD1 VT3 VD3 VT5 VD5
US
A
VT4 VD4 VT6 VD6 VT2 VD2
9
N S
S N
N S
S N
表面式磁极
N N
N
N
S
S
S
S
SS N
NS
S
S
N
N
S
N
N
嵌入式磁极
环形磁极
内转子结构形式
10
外转子 永磁体 绕组
内定子
实际电机
结构示意图
外转子无刷直流电动机
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2. 逆变器
1) 非桥式（半桥式）——半控型
US
US
A
B
C
A
B
C
D
a) 三相半桥主电路
b) 四相半桥主电路
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1.2.1 星形连接三相半桥主电路
US
A
B
C
VT1 H1 H2 H3
VT2
VT3
24
在三相半桥主电路中，位置信号有1/3周期为高电平、2/3 周期为低电平，各传感器之间的相位差也是1/3周期，如 图所示。 H1
0 120 240 360 480
t
H2
0 120 240 360 480
t
H3
0 120 240 360 480
研究方向:
（1）谐波抑制与无功补偿 （2）电力电子电路仿真与设计 （3）计算机控制系统 （4）电气系统智能控制技术 （5）现代控制理论及其在电气传动中的应用 （6）系统故障诊断技术及应用 （7）现代交、直流电机调速技术
（8）功率变换技术的研究
3、新型电机重点发展方向
(1)现代高品质电气驱动与智能控制，包括 电动汽车、舰船推进、高性能电梯等使用 的高品质电气驱动系统和全数字、智能化 交流伺服系统的研究。
(2) 新型特种电机与新能源技术，包括各种 新概念、新原理、新材料电机的理论、模 型、控制及应用，新能源利用中所需特种 电机及关键技术的研究。
(3) 电磁工程与电物理技术，包括电磁场分 析技术、特种电磁装备等。
星形联接三相桥式主电路应用最多
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3. 位置检测器
有位
置传
感器
位
检测
置
检
测
器
无位
置传
感器
检测
磁敏式 光电式 电磁式 接近开关式 正余弦变压器 编码器 反电动势检测 续流二极管工作状态检测 定子三次谐波检测 瞬时电压方程法
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4. 控制器
模拟 控制 系统
控 制 器
数字 控制 系统
分立元件加少量集 成电路构成的模拟 控制系统
工作原理
磁→→B转态—转-逻 E极A两子改子-、辑图每变磁→相B变示转 一 场电导相换位过 次 顺机导通→置， 时6顺通0三V→电 针o时，→1相位、机 连针逆I:置六V有续旋E变6+信状旋6转开-器个A号转态通开-磁、关状定管态子磁位→相换，磁V极置导流三1场转信通、一相隔过号→V次各62I6→、:导00开OE逻o定图通跳+通辑-子示1跃A→2变-磁位0旋CAo换状—-置转、E-→C
（2）电机控制（电机控制理论与高性 能运动控制方法 ）与电力电子应用技 术 （3）智能电器及在线监测技术 （4）高频功率磁元件分析与应用 （5）电机电器智能测试技术
（6）电气装备检测与故障诊断
2、电力电子与电气传动
电力电子与电力传动学科主要研究新型电 力电子器件、电能的变换与控制、功率源、 电力传动及其自动化等理论技术和应用。它 是综合了电能变换、电磁学、自动控制、微 电子及电子信息、计算机等技术的新成就而 迅速发展起来的交叉学科，对电气工程学科 的发展和社会进步具有广泛的影响和巨大的 作用。
无刷直流电动机与永磁同步电动机两种驱动 模式的波形比较如下图所示。
22
B
B
O
O
t
t
ea
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O
O
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t
ia
ia
O
O
t
t
Ta
Ta
O
O
t
t
Te
Te
O t
(a) 无刷直流电动机
O
(b) 永磁同步电动机
t
23
2.2 无刷直流电动机的主电路及其工作方式
无刷直流电动机的主电路主要有星形联结三 相半桥式、星形联结三相桥式和角形联结三相 桥式三种形式。
——自同步电机
→电机顺时针旋转
21
2.1.3 无刷直流电动机与永磁同步电动机
由变频器供电的永磁同步电动机加上转子位置闭环 控制系统后构成自同步永磁电动机，既具有永磁直 流电动机的优异调速性能，又实现了无刷化。 无刷直流电动机出力大、控制简单、成本低，其调 速性能已能达到低速转矩脉动小于3％、调速比大 于1:10000的水平，因而越来越多地受到人们的青 睐。
二、无刷直流电动机 Brushless DC Motor ( BLDCM)
2.1 无刷直流电动机系统 2.1.1 基本组成
直流电 源
逆变器
电机本体
输出
控制信号
控制器
位置检测器
无刷直流电机构成框图
8
1. 电动机本体
定子
永磁转子 传感器定子 传感器转子
(a) 结构示意图
(b) 定转子实际结构
无刷直流电动机结构
t
旋转磁场在360电角度范围内有三种磁状态，每种 磁状态持续120电角度。我们把这种工作方式叫做单 相导通星形三相三状态。
新型电机
一、概述
1.电机与电器 主要研究电机电器及其控制系统的运
行理论、电磁问题、设计和控制理论， 涉及电机电器的基本理论、特种电机及 其控制系统、电机计算机辅助设计及优 化技术、电机电磁场数学模型与数值分 析、电机的控制理论及方法、特种电机 设计等研究领域。
在不同的学校，研究方向略有不同， 但主要研究方向如下： （1）新型电机及机电一体化技术、能 源变换技术
C
B
d) 三角形联结三相桥式主电路
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2. 逆变器
2) 桥式——全控型
A US
B
e)正交两相全控型主电路
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2. 逆变器
2) 桥式——全控型
USBiblioteka ADBC
f) 封闭形联结四相桥式主电路
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主电路选择原则
绕组利用率：三相绕组优于四相、五相绕组 转矩脉动：相数越多，转矩脉动越小 电路成本：相数越多，电路成本越高