页数：48页文件大小：2.96 MB来源： 新能源汽车基础ppt课件
本课件讲解车用驱动电机，先说明电驱动系统的功用组成、电机工作条件与整车对驱动电机的七项要求，再按直流电机、交流异步电机、永磁同步电机、无刷直流电机、开关磁阻电机五大类型展开，逐一介绍结构、工作原理、机械特性、控制方式与优缺点。
第3章 车用驱动电机，本章内容包括：
第1节 概述。
1.驱动电机的工作条件：与一般工业电机有明显不同。
2.对驱动电机的要求：
3.车用驱动电机类型：
第2节 直流电机：一、结构。
二、直流电机工作原理：图示电刷与换向器的配合关系，直流电机依靠换向器改变电枢绕组中的电流方向，使电磁转矩方向保持不变。
三、直流电机类型：
四、直流电机的机械特性：
Ea与每极磁通Φ和转速n成正比，Tem与每极磁通Φ和电枢电流Ia成正比。
2.他励直流电机机械特性：由电压平衡式可推出机械特性表达式，转速随电磁转矩增大而略有下降，呈较硬的下倾特性。
本页公式以图示形式给出，源文件未提取公式文本，建议对照原图核对。
3.串励直流电机机械特性：电压平衡方程式中，当负载较轻、磁路未饱和时，磁通与励磁电流成正比，由此得到负载较轻时的机械特性。
本页公式以图示形式给出，源文件未提取公式文本，建议对照原图核对。
4.复励直流电机机械特性：图中曲线1为他励、2为串励、3为复励，复励特性介于他励与串励之间，兼具起动转矩大与空载转速稳定的优点。
五、直流电机的控制：1.直流电机的调速方法。
图示为降压调速和弱磁调速配合的直流电机特性。
2.直流脉宽调制调速：DC/DC转换器以斩波方式工作时称为直流斩波器，通过周期性地快速开通、关断开关器件把输入电压斩成一系列脉冲电压，改变脉冲宽度或频率来调节输出电压平均值。
改变输出平均电压的方法有三种：
图示为脉宽调制直流调速系统主电路。
六、直流电机的特点。
这些缺点使其可靠性较低且需经常维护，限制了在车辆驱动上的广泛应用；但由于低成本和易于控制，在低功率电动车辆如电动自行车和电动三轮车中仍然大量使用。
第3节 交流异步电机：一、交流异步电机结构。主要由定子、转子以及一些附件构成。
1.定子：
定子由定子铁心、定子绕组、端盖、机座等组成。
定子绕组是电机的电路部分：三相绕组由三个独立的绕组组成，在空间相差120°电角度，每个绕组又由若干线圈连接而成，可以接成星形或三角形。机座也是主磁路的组成部分，定子铁心固定在机座内；端盖装在机座两端，保护铁心和绕组端部。
2.转子：由转子铁心、转子绕组、转轴和轴承组成。
笼型转子：由插入每个转子槽中的导条和两侧的短路端环构成，如果去掉转子铁心，剩余的转子绕组就像一个松鼠笼子。
绕线型转子：三相对称绕组一般接成星形，图中为三相绕线型绕组。
二、异步电动机的工作原理：1.旋转磁场的产生。若三相绕组连接成星形，在空间彼此相隔120°，通入三相交流电后，由三相交流电波形可看出合成磁场方向的变化。
2.异步电动机的转动原理：定子三相对称绕组接入三相对称交流电网，转子绕组对称短路。
电机转速和旋转磁场同步转速的关系：电动机转子转动方向与磁场旋转方向一致，但若转子与旋转磁场间没有相对运动，则转子导体不切割磁力线、无转子电势、无转子电流，异步电动机也就无转矩。因此异步电机必然存在转差。
三、交流异步电机机械特性：图示交流异步电机等效电路及机械特性的表达式。
本页公式与等效电路以图示形式给出，源文件未提取公式文本，建议对照原图核对。
四、交流异步电机控制：交流异步电机的调速方法。
交流异步电机的矢量控制：通过坐标变换实现磁场定向。
交流异步电机矢量控制系统结构：3/2为三相/两相变换，VR为同步旋转变换，φ为M轴与α轴的夹角，ω为电机角速度。图中给出交流异步电机矢量控制结构图与坐标变换结构。
交流异步电机的直接转矩控制：直接转矩控制直接将定子磁链和转矩作为控制变量，无需进行磁场定向、矢量变换和电流控制，因此更为简捷和快速，进一步提高了系统的动态响应能力。
五、交流异步电动机的特点。
第4节 永磁交流电机：根据输入电机接线端的交流波形，永磁交流电机分为：
一、永磁同步电机：1.结构与工作原理。
根据永磁体在转子上的安装位置，转子结构分为表面式和内置式。
2.永磁同步电机特点——优点：
二、无刷直流电机：1.无刷直流电机的引入。
如果交换永磁直流电机的定子和转子，永磁体磁极放在转子上，而原本的永磁体定子换成绕组，为使定子绕组中的电流方向能随其线圈边所在处的磁场极性交替变化，将定子绕组与电力电子器件构成的逆变器连接，并安装转子位置检测器检测转子磁极的空间位置，据此控制逆变器中功率开关器件的通断，从而控制电枢绕组的导通情况及电流方向，替代有刷直流机的换向功能。采用以上措施的电机就是无刷直流电机，具有直流电机运行特性。
2.无刷直流电机结构：
图示为无刷直流电机换向器电路。
3.无刷直流电机机械特性：图示无刷直流电机的机械特性曲线。
本页机械特性以图示形式给出，源文件未提取曲线数据，建议对照原图核对。
4.无刷直流电机的特点。
第5节 开关磁阻电机：一、开关磁阻电机结构。
定子和转子凸极数不相等，但应尽量接近，原因是当定子与转子极数相近时，可加大定子相绕组电感随转角的平均变化率，这是提高电机出力的重要因素。
| 相数 | 定子极数 | 转子极数 | 步进角（度） |
|---|---|---|---|
| 3 | 6 | 4 | 30 |
| 4 | 8 | 6 | 15 |
| 5 | 10 | 8 | 9 |
| 6 | 12 | 10 | 6 |
| 7 | 14 | 12 | 4.28 |
| 8 | 16 | 14 | 3.21 |
| 9 | 18 | 16 | 2.5 |
本页原始数据为多列数字粘连文本，相数、定子极数、转子极数与步进角的对应关系按步进角随相数递减的规律排列，建议对照原图核对。图中另给出四相开关磁阻电机功率开关电路。
二、开关磁阻电机工作原理：遵循磁通总是沿磁阻最小路径闭合的原理。
当定、转子凸极中心线不重合时，磁场磁力线是扭曲的、磁阻不是最小，这时磁场就会产生磁拉力，形成磁阻转矩，试图使相近的转子凸极旋转到与定子凸极中心线对齐的磁阻最小位置。
假定定子绕组为m相，定子凸极数Ns=2m，转子凸极数为Nr。当定子绕组切换通电一次时，转子转过一个凸极齿距；定子需要切换通电Nr次，转子旋转一周。电机转速n（r/min）与相绕组的开关频率f之间存在确定关系，给定子相绕组供电的功率变换器输出电流脉动频率为fD。
本页转速与开关频率的关系式以图示形式给出，源文件未提取公式文本，建议对照原图核对。
三、开关磁阻电机的运行分析：如不计磁场边缘扩散效应，相绕组电感L随转子位置θ的变化关系近似为一梯形波。
相电压方程中：第一项为平衡绕组中变压器电势的压降；第二项为电阻压降；第三项为旋转电势所引起的压降，只在电感随转子位置而变时才存在，其方向与电感随θ的变化率有关——当电感随θ增大而增大时为正，随θ增大而减小时为负。图中另给出四相开关磁阻电机功率开关电路。
图示开关磁阻电机相电流波形，按电感变化分为第一段、第二段、第三段、第四段与第五段，各段电流上升与下降规律不同。
四、开关磁阻电机的控制：
图示为开关磁阻电动机机械特性与斩波控制下的相电流波形。
五、开关磁阻电机的特点。
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