新能源汽车课件-第4章电动汽车电机驱动系统

新能源汽新能源汽车课件件 第第4章章 电动汽汽车电机机驱动系系统精品精品第第 1 页页目目 录4.1 概述概述4.2 直流直流电动机机4.3 无刷直流无刷直流电动机机4.4 异步异步电动机机4.5 永磁同步永磁同步电动机机4.6 开关磁阻开关磁阻电动机机4.7 轮毂电机机精品第精品第 2 页页4.1 概述概述4.1.1 电动汽汽车电机机驱动系系统的的组成与成与类型型4.1.2 电动机的机的额定指定指标4.1.3 电动汽汽车对电动机的要求机的要求4.1.4 电动汽汽车电机机驱动系系统的的发展展趋势精品第精品第 3 页页4.1.1 电动汽汽车电机机驱动系系统的的组成与成与类型型1电动汽汽车电机机驱动系系统的的组成成电机机驱动系系统是是电动汽汽车的心的心脏，它由，它由电机、功率机、功率转化器、化器、控制器、各种控制器、各种检测传感器和感器和电源（蓄源（蓄电池）池）组成，其任成，其任务是在是在驾驶员的控制下，高效率地将蓄的控制下，高效率地将蓄电池的池的电量量转化化为车轮的的动能，能，或者将或者将车轮的的动能反能反馈到蓄到蓄电池中。池中。精品第精品第 4 页页4.1.1 电动汽汽车电机机驱动系系统的的组成与成与类型型2电动汽汽车电机机驱动系系统的的类型型电动汽汽车电机机驱动系系统按所按所选电动机的机的类型可分型可分为:(1)直流直流电动机机;(2)无刷直流无刷直流电动机机;(3)异步异步电动机机;(4)永磁同步永磁同步电动机机;(5)开关磁阻开关磁阻电动机等。机等。精品第精品第 5 页页4.1.2 电动机的机的额定指定指标(1)额定功率。定功率。额定功率是指定功率是指额定运行情况下定运行情况下轴端端输出的机出的机械功率械功率(W或或kW)。(2)额定定电压。额定定电压是指外加于是指外加于线端的端的电源源线电压(V)。(3)额定定电流。流。额定定电流是指流是指电动机机额定运行定运行(额定定电压、额定定输出功率出功率)情况下情况下电枢枢绕组(或定子或定子绕组)的的线电流流(A)。(4)额定定频率。率。额定定频率是指率是指电动机机额定运行情况下定运行情况下电枢枢(或或定子定子侧)的的频率率(Hz)。(5)额定定转速。速。额定定转速是指速是指电动机机额定运行定运行(额定定电压、额定定频率、率、额定定输出功率出功率)的情况下，的情况下，电动机机转子的子的转速速(r/min)。精品第精品第 6 页页4.1.3 电动汽汽车对电动机的要求机的要求电动汽汽车在行在行驶过程中，程中，经常常频繁地启繁地启动/停停车、加速、加速/减速减速等，等，这就要求就要求电动汽汽车中的中的电动机比一般工机比一般工业应用的用的电动机性机性能更高，基本要求如下：能更高，基本要求如下：(1)电动机的运行特性要机的运行特性要满足足电动汽汽车的要求，在恒的要求，在恒转矩区，矩区，要求低速运行要求低速运行时具有大具有大转矩，以矩，以满足足电动汽汽车起起动和爬坡的要和爬坡的要求；在恒功率区，要求低求；在恒功率区，要求低转矩矩时具有高的速度，以具有高的速度，以满足足电动汽汽车在平坦的路面能在平坦的路面能够高速行高速行驶的要求；的要求；(2)电动机机应具有瞬具有瞬时功率大、功率大、带负载启启动性能好、性能好、过载能能力力强，加速性能好，使用寿命，加速性能好，使用寿命长的特点；的特点；(3)电动机机应在整个运行范在整个运行范围内，具有很高的效率，以提高内，具有很高的效率，以提高一次充一次充电的的续驶里程；里程；精品第精品第 7 页页4.1.3 电动汽汽车对电动机的要求机的要求(4)电动机机应能能够在汽在汽车减速减速时实现再生制再生制动，将能量回收，将能量回收并反并反馈给蓄蓄电池，使得池，使得电动汽汽车具有最佳能量的利用率；具有最佳能量的利用率；(5)电动机机应可靠性好，能可靠性好，能够在在较恶劣的劣的环境下境下长期工作；期工作；(6)电动机机应体体积小，重量小，重量轻，一般，一般为工工业用用电动机的机的1/21/3；(7)电动机的机的结构要构要简单坚固，适合批量生固，适合批量生产，便于使用和，便于使用和维护；(8)价格便宜，从而能价格便宜，从而能够减少整体减少整体电动汽汽车的价格，提高性的价格，提高性价比；价比；(9)运行运行时噪声低，减少噪声低，减少污染。染。精品第精品第 8 页页4.1.4 电动汽汽车电机机驱动系系统的的发展展趋势（1）电机机的的功功率率密密度度不不断断提提高高，永永磁磁电机机应用用范范围不不断断扩大。大。（2）电机机的的工工作作转速速不不断断提提高高，回回馈制制动的的高高效效区区不不断断拓拓宽。（3）电驱动系系统的集成化和一体化的集成化和一体化趋势更加明更加明显。（4）电驱动系系统的混合度与的混合度与电功率比不断增加。功率比不断增加。（5）车用用电驱动控制系控制系统的集成化和数字化程度不断加大。的集成化和数字化程度不断加大。精品第精品第 9 页页4.2 直流直流电动机机4.2.1 直流直流电动机的分机的分类4.2.2 直流直流电动机的机的结构与特点构与特点4.2.3 直流直流电动机的工作原理机的工作原理4.2.4 直流直流电动机的控制机的控制精品第精品第 10 页页4.2.1 直流直流电动机的分机的分类直流直流电动机分机分为绕组励磁式直流励磁式直流电动机和永磁式直流机和永磁式直流电动机。机。在在电动汽汽车所采用的直流所采用的直流电动机中，小功率机中，小功率电动机采用的是永机采用的是永磁式直流磁式直流电动机，大功率机，大功率电动机采用的是机采用的是绕组励磁式直流励磁式直流电动机。机。绕组励磁式直流励磁式直流电动机根据励磁方式的不同，可分机根据励磁方式的不同，可分为他励式、他励式、并励式、串励式和复励式四种并励式、串励式和复励式四种类型。型。精品第精品第 11 页页4.2.1 直流直流电动机的分机的分类1他励式直流他励式直流电动机机他励式直流他励式直流电动机的励磁机的励磁绕组与与电枢枢绕组无无连接关系，而由接关系，而由其它直流其它直流电源源对励磁励磁绕组供供电。因此励磁。因此励磁电流不受流不受电枢端枢端电压或或电枢枢电流的影响。永磁直流流的影响。永磁直流电动机也可看作他励直流机也可看作他励直流电动机。机。他励直流他励直流电动机在运行机在运行过程中励磁磁程中励磁磁场稳定而且容易控制，定而且容易控制，容易容易实现电动汽汽车的再生制的再生制动要求。但当采用永磁激励要求。但当采用永磁激励时，虽然然电动机效率高，重量和体机效率高，重量和体积较小，但由于励磁磁小，但由于励磁磁场固定，固定，电动机的机械特性不理想，机的机械特性不理想，驱动电动机机产生不了足生不了足够大的大的输出出转矩来矩来满足足电动汽汽车起起动和加速和加速时的大的大转矩要求。矩要求。精品第精品第 12 页页4.2.1 直流直流电动机的分机的分类2并励直流并励直流电动机机并励直流并励直流电动机的励磁机的励磁绕组与与电枢枢绕组相并相并联，共用同一，共用同一电源，性能与他励直流源，性能与他励直流电动机基本相同。并励机基本相同。并励绕组两端两端电压就是就是电枢两端枢两端电压，但是励磁，但是励磁绕组用用细导线绕成，其匝数很多，因成，其匝数很多，因此具有此具有较大的大的电阻，使得通阻，使得通过它的励磁它的励磁电流流较小。小。3串励直流串励直流电动机机串励直流串励直流电动机的励磁机的励磁绕组与与电枢枢绕组串串联后，再接于直流后，再接于直流电源，源，这种直流种直流电动机的励磁机的励磁电流就是流就是电枢枢电流。流。这种种电动机机内磁内磁场随着随着电枢枢电流的改流的改变有有显著的著的变化。化。为了使励磁了使励磁绕组中中不致引起大的不致引起大的损耗和耗和电压降，励磁降，励磁绕组的的电阻越小越好，所以阻越小越好，所以串励直流串励直流电动机通常用机通常用较粗的粗的导线绕成，它的匝数成，它的匝数较少。少。精品第精品第 13 页页4.2.1 直流直流电动机的分机的分类4复励直流复励直流电动机机复励直流复励直流电动机有并励和串励两个励磁机有并励和串励两个励磁绕组，电动机的磁通机的磁通由两个由两个绕组内的励磁内的励磁电流流产生。若串励生。若串励绕组产生的磁通生的磁通势与并与并励励绕组产生的磁通生的磁通势方向相同称方向相同称为积复励。若两个磁通复励。若两个磁通势方向方向相反，相反，则称称为差复励。差复励。复励直流复励直流电动机的永磁励磁部分采用高磁性材料机的永磁励磁部分采用高磁性材料钕铁硼，运硼，运行效率高。由于行效率高。由于电动机永磁励磁部分有机永磁励磁部分有稳定的磁定的磁场，因此用，因此用该类电动机构成机构成驱动系系统时易易实现再生制再生制动功能。同功能。同时由于由于电动机增加了增磁机增加了增磁绕组，通，通过控制励磁控制励磁绕组的励磁的励磁电流或励磁磁流或励磁磁场的大小，能克服的大小，能克服纯永磁他励直流永磁他励直流电动机不能机不能产生足生足够的的输出出转矩来矩来满足足电动汽汽车低速或爬坡低速或爬坡时的大的大转矩要求，而矩要求，而电动机的重机的重量或体量或体积比串励比串励电动机的小。机的小。精品第精品第 14 页页4.2.1 直流直流电动机的分机的分类各种励磁方式直流各种励磁方式直流电动机的机的电路如路如图所示。所示。精品第精品第 15 页页4.2.2 直流直流电动机的机的结构与特点构与特点1直流直流电动机的机的结构构直流直流电动机由定子与机由定子与转子两大部分构成，定子和子两大部分构成，定子和转子之子之间的的间隙称隙称为气隙。气隙。精品第精品第 16 页页4.2.2 直流直流电动机的机的结构与特点构与特点2直流直流电动机的特点机的特点(1)调速性能好。直流速性能好。直流电动机可以在重机可以在重负载条件下，条件下，实现均均匀、平滑的无匀、平滑的无级调速，而且速，而且调速范速范围较宽。(2)起起动力矩大。可以均匀而力矩大。可以均匀而经济地地实现转速速调节，因此，因此，凡是在重凡是在重负载下起下起动或要求均匀或要求均匀调节转速的机械，例如大型可速的机械，例如大型可逆逆轧钢机、卷机、卷扬机、机、电力机力机车、电车等，都可用直流等，都可用直流电动机拖机拖动。(3)控制比控制比较简单。一般用。一般用斩波器控制，它具有高效率、控波器控制，它具有高效率、控制灵活、重量制灵活、重量轻、体、体积小、响小、响应快等快等优点。点。(4)有易有易损件。由于存在件。由于存在电刷、刷、换向器等易磨向器等易磨损器件，所以器件，所以必必须进行定期行定期维护或更或更换。精品第精品第 17 页页4.2.3 直流直流电动机的工作原理机的工作原理直直流流电动机机的的工工作作原原理理图所所示示。图中中，定定子子有有一一对N、S极极，电枢枢绕组的的末末端端分分别接接到到两两个个换向向片片上上，正正、负电刷刷A和和B分分别与两个与两个换向片接触。向片接触。精品第精品第 18 页页4.2.4 直流直流电动机的控制机的控制直流直流电动机机转速控制方法主要有速控制方法主要有电枢枢调压控制、磁控制、磁场控制和控制和电枢回路枢回路电阻控制。阻控制。电枢枢调压控制是指通控制是指通过改改变电枢的端枢的端电压来控制来控制电动机的机的转速。速。这种控种控制只适合制只适合电动机基速以下的机基速以下的转速控制，它可保持速控制，它可保持电动机的机的负载转矩不矩不变，电动机机转速近似与速近似与电枢端枢端电压成比例成比例变化，所以称化，所以称为恒恒转矩矩调速。直流速。直流电动机采用机采用电枢枢调压控制可控制可实现在在宽广范广范围内的内的连续平滑的速度控制，平滑的速度控制，调速速比一般可达比一般可达1:10，如果与磁，如果与磁场控制配合使用，控制配合使用，调速比可达速比可达1:30。电枢枢调压控制的控制的调速速过程：当磁通保持不程：当磁通保持不变时，减小，减小电压，由于，由于转速不立即速不立即发生生变化，反化，反电动势也也暂时不不变化，由于化，由于电枢枢电流减小了，流减小了，转矩也减小了。如果矩也减小了。如果阻阻转矩未矩未变，则转速下降。随着速下降。随着转速的降低，反速的降低，反电动势减小，减小，电枢枢电流和流和转矩就随着增大，直到矩就随着增大，直到转矩与阻矩与阻转矩再次平衡矩再次平衡为止，但止，但这时转速已速已经较原原来降低了。来降低了。精品第精品第 19 页页4.2.4 直流直流电动机的控制机的控制磁磁场控制是指通控制是指通过调节直流直流电动机的励磁机的励磁电流改流改变每极磁通量，从而每极磁通量，从而调节电动机的机的转速，速，这种控制只适合种控制只适合电动机基数以上的控制。当机基数以上的控制。当电枢枢电流不流不变时，具有恒功率，具有恒功率调速特性。磁速特性。磁场控制效率高，但控制效率高，但调速范速范围小，一般不超小，一般不超过1:3，而且响，而且响应速度速度较慢。磁慢。磁场控制可采用可控制可采用可变电阻器，也可采用可控整阻器，也可采用可控整流流电源作源作为励磁励磁电源。源。磁磁场控制的控制的调速速过程：当程：当电压保持恒定保持恒定时，减小磁通，由于机械，减小磁通，由于机械惯性，性，转速不立即速不立即发生生变化，于是反化，于是反电动势减小，减小，电枢枢电流随之增加。由于流随之增加。由于电枢枢电流增加的影响超流增加的影响超过磁通减小的影响，所以磁通减小的影响，所以转矩也就增加。如果阻矩也就增加。如果阻转矩未矩未变，则转速上升。随着速上升。随着转速的升高，反速的升高，反电动势增大，增大，电枢枢电流和流和转矩也随矩也随着减小，直到着减小，直到转矩和阻矩和阻转矩再次平衡矩再次平衡为止，但止，但这时转速已速已经较原来升高了。原来升高了。精品第精品第 20 页页4.2.4 直流直流电动机的控制机的控制电枢枢回回路路串串电阻阻控控制制是是指指当当电动机机的的励励磁磁电流流不不变时，通通过改改变电枢枢回回路路电阻阻来来调节电动机机的的转速速。这种种控控制制方方法法的的机机械械特特性性较软，而而且且电动机机运运行行不不稳定定，一一般般很很少少应用用。对于于小小型型串励串励电动机，常采用机，常采用电枢回路串枢回路串电阻控制方式。阻控制方式。精品第精品第 21 页页4.3 无刷直流无刷直流电动机机4.3.1 无刷直流无刷直流电动机的分机的分类4.3.2 无刷直流无刷直流电动机的机的结构与特点构与特点4.3.3 无刷直流无刷直流电动机的工作原理机的工作原理4.3.4 无刷直流无刷直流电动机的控制机的控制精品第精品第 22 页页4.3.1 无刷直流无刷直流电动机的分机的分类无刷直流无刷直流电动机按照工作特性，可以分机按照工作特性，可以分为具有直流具有直流电动机特性的无刷直机特性的无刷直流流电动机和具有交流机和具有交流电动机特性的无刷直流机特性的无刷直流电动机。机。具有直流具有直流电动机特性的无刷直流机特性的无刷直流电动机，反机，反电动势波形和供波形和供电电流波形流波形都是矩形波，所以又称都是矩形波，所以又称为矩形波同步矩形波同步电动机。机。这类电动机由直流机由直流电源供源供电，借助位置借助位置传感器来感器来检测主主转子的位置，由所子的位置，由所检测出的信号去触出的信号去触发相相应的的电子子换相相线路以路以实现无接触式无接触式换相。相。显然，然，这种无刷直流种无刷直流电动机具有有刷直机具有有刷直流流电动机的各种运行特性。机的各种运行特性。具有交流具有交流电动机特性的无刷直流机特性的无刷直流电动机，反机，反电动势波形和供波形和供电电流波形流波形都是正弦波，所以又称都是正弦波，所以又称为正弦波同步正弦波同步电动机。机。这类电动机也由直流机也由直流电源供源供电，但通，但通过逆逆变器将直流器将直流电变换成交流成交流电，然后去，然后去驱动一般的同步一般的同步电动机。机。因此，它因此，它们具有同步具有同步电动机的各种运行特性。机的各种运行特性。精品第精品第 23 页页4.3.2 无刷直流无刷直流电动机机结构与特点构与特点1无刷直流无刷直流电动机的机的结构构无刷直流无刷直流电动机主要由机主要由电动机本体、机本体、电子子换相器和相器和转子位置子位置传感器三部分感器三部分组成。成。(1)电动机本体。无刷直流机本体。无刷直流电动机的机的电动机本体由定子和机本体由定子和转子两部分子两部分组成。成。(2)电子子换相器。相器。电子子换相器是由功率开关和位置信号相器是由功率开关和位置信号处理理电路构成，主要用来控制定子各路构成，主要用来控制定子各绕组通通电的的顺序和序和时间。(3)位置位置传感器。位置感器。位置传感器在无刷直流感器在无刷直流电动机中起着机中起着检测转子磁极位置的作用，子磁极位置的作用，为功率开关功率开关电路提供正确的路提供正确的换相信息，相信息，即将即将转子磁极的位置信号子磁极的位置信号转换成成电信号，信号，经位置信号位置信号处理理电路路处理后控制定子理后控制定子绕组换相。相。精品第精品第 24 页页4.3.2 无刷直流无刷直流电动机机结构与特点构与特点无刷直流无刷直流电动机机实物物图。精品第精品第 25 页页4.3.2 无刷直流无刷直流电动机机结构与特点构与特点无刷直流无刷直流电动机作机作为电动汽汽车用用电动机，具有以下机，具有以下优点：点：(1)外特性好，非常符合外特性好，非常符合电动汽汽车的的负载特性，尤其是具有特性，尤其是具有低速大低速大转矩特性，能矩特性，能够提供大的起提供大的起动转矩，矩，满足足电动汽汽车的加的加速要求；速要求；(2)可以在低、中、高可以在低、中、高宽速度范速度范围内运行，而有刷内运行，而有刷电动机由机由于受机械于受机械换向的影响，只能在中低速下运行；向的影响，只能在中低速下运行；(3)效率高，尤其是在效率高，尤其是在轻载车况下，仍能保持况下，仍能保持较高的效率，高的效率，这对珍珍贵的的电池能量是很重要的；池能量是很重要的；(4)过载能力能力强，比，比Y系列系列电动机可提高机可提高过载能力能力2倍以上，倍以上，满足足电动汽汽车的突起堵的突起堵转需要；需要；精品第精品第 26 页页4.3.2 无刷直流无刷直流电动机机结构与特点构与特点(5)再生制再生制动效果好，因无刷直流效果好，因无刷直流电动机机转子具有很高的永久子具有很高的永久磁磁场，在汽，在汽车下坡或制下坡或制动时电动机可完全机可完全进入入发电机状机状态，给电池充池充电，同，同时起到起到电制制动作用，减作用，减轻机械刹机械刹车负担；担；(6)体体积小、重量小、重量轻、比功率大，可有效地减、比功率大，可有效地减轻重量、重量、节省空省空间；(7)无机械无机械换向器，采用全封向器，采用全封闭式式结构，防止构，防止尘土土进入入电动机机内部，可靠性高；内部，可靠性高；(8)控制系控制系统比异步比异步电动机机简单。缺点是缺点是电动机本身比交流机本身比交流电动机复机复杂，控制器比有刷直流，控制器比有刷直流电动机复机复杂。精品第精品第 27 页页4.3.3 无刷直流无刷直流电动机的工作原理机的工作原理无无刷刷直直流流电动机机的的工工作作原原理理与与有有刷刷直直流流电动机机的的工工作作原原理理基基本本相相同同。它它是是利利用用电动机机转子子位位置置传感感器器输出出信信号号控控制制电子子换向向线路路去去驱动逆逆变器器的的功功率率开开关关器器件件，使使电枢枢绕组依依次次馈电，从从而而在在定定子子上上产生生跳跳跃式式的的旋旋转磁磁场，拖拖动电动机机转子子旋旋转。同同时，随随着着电动机机转子子的的转动，转子子位位置置传感感器器又又不不断断送送出出位位置置信信号号，以以不不断断的的改改变电枢枢绕组的的通通电状状态，使使得得在在某某一一磁极下磁极下导体中的体中的电流方向保持不流方向保持不变，这样电动机就旋机就旋转起来了。起来了。精品第精品第 28 页页4.3.4 无刷直流无刷直流电动机的控制机的控制按照按照获取取转子位置信息的方法划分，无刷直流子位置信息的方法划分，无刷直流电动机的控制机的控制方法可以分方法可以分为有位置有位置传感器控制和无位置感器控制和无位置传感器控制两种。感器控制两种。有位置有位置传感器控制方法是指在无刷直流感器控制方法是指在无刷直流电动机定子上安装位机定子上安装位置置传感器来感器来检测转子旋子旋转过程中的位置，将程中的位置，将转子磁极的位置信子磁极的位置信号号转换成成电信号，信号，为电子子换相相电路提供正确的路提供正确的换相信息，以此相信息，以此控制控制电子子换相相电路中的功率开关管的开关状路中的功率开关管的开关状态，保，保证电动机各机各相按相按顺序序导通，在空通，在空间形成跳形成跳跃式的旋式的旋转磁磁场，驱动永磁永磁转子子连续不断地旋不断地旋转。无刷直流。无刷直流电动机中常用的位置机中常用的位置传感器有霍感器有霍尔元件位置元件位置传感器、磁敏晶体管位置感器、磁敏晶体管位置传感器、光感器、光电式位置式位置传感器感器等。等。精品第精品第 29 页页4.3.4 无刷直流无刷直流电动机的控制机的控制无无刷刷直直流流电动机机的的无无位位置置传感感器器控控制制，无无需需安安装装传感感器器，使使用用场合合广广，相相对于于有有位位置置传感感器器方方法法有有较大大的的优势，因因此此，无无刷刷直直流流电动机机的的无无位位置置传感感器器控控制制近近年年来来己己成成为研研究究的的热点点。无无刷刷直直流流电动机机的的无无位位置置传感感器器控控制制中中，不不直直接接使使用用转子子位位置置传感感器器，但但在在电动机机运运转过程程中中，仍仍然然需需要要转子子位位置置信信号号，以以控控制制电动机机换相相。因因此此，如如何何通通过软硬硬件件间接接获得得可可靠靠的的转子子位位置置信信号号，成成为无无刷刷直直流流电动机机无无位位置置传感感器器控控制制的的关关键。为此此，国国内内外外的的研研究究人人员在在这方方面面作作了了大大量量的的研研究究工工作作，提提出出了了多多种种转子子位位置置信信号号检测方方法法，大大多多是是利利用用检测定定子子电压、电流流等等容容易易获取取的的物物理理量量实现转子子位位置置的的估估算算。归纳起起来来，可可以以分分为反反电动势法法、电感感法法、状状态观测器器法法、电动机机方方程程计算算法法、人人工工神神经网网络法法等等。、磁磁敏敏晶晶体体管管位位置置传感感器器、光光电式位置式位置传感器等。感器等。精品第精品第 30 页页4.4 异步异步电动机机4.4.1 异步异步电动机的机的结构与特点构与特点4.4.2 异步异步电动机的工作原理与运行特性机的工作原理与运行特性4.4.3 异步异步电动机的控制机的控制精品第精品第 31 页页4.4.1 异步异步电动机的机的结构与特点构与特点1异步异步电动机的机的结构构异步异步电动机主要由静止的定子和旋机主要由静止的定子和旋转的的转子两大部分子两大部分组成，成，定子和定子和转子之子之间存在气隙，此外，存在气隙，此外，还有端盖、有端盖、轴承、机座和承、机座和风扇等部件。扇等部件。精品第精品第 32 页页4.4.1 异步异步电动机的机的结构与特点构与特点2异步异步电动机的特点机的特点异步异步电动机的基本特点是，机的基本特点是，转子子绕组不需与其他不需与其他电源相源相连，其定子，其定子电流流直接取自交流直接取自交流电力系力系统；与其它；与其它电动机相比，异步机相比，异步电动机的机的结构构简单，制造、使用、制造、使用、维护方便，运行可靠性高，重量方便，运行可靠性高，重量轻，成本低。以三相异步，成本低。以三相异步电动机机为例，与同功率、同例，与同功率、同转速的直流速的直流电动机相比，前者重量只及后者机相比，前者重量只及后者的二分之一，成本的二分之一，成本仅为三分之一。异步三分之一。异步电动机机还容易按不同容易按不同环境条件的境条件的要求，派生出各种系列要求，派生出各种系列产品。它品。它还具有接近恒速的具有接近恒速的负载特性，能特性，能满足大足大多数工多数工农业生生产机械拖机械拖动的要求。的要求。异步异步电动机的局限性是，它的机的局限性是，它的转速与其旋速与其旋转磁磁场的同步的同步转速有固定的速有固定的转差率，因而差率，因而调速性能速性能较差，在要求有差，在要求有较宽广的平滑广的平滑调速范速范围的使用的使用场合，合，不如直流不如直流电动机机经济、方便。此外，异步、方便。此外，异步电动机运行机运行时，从，从电力系力系统吸吸取无功功率以励磁，取无功功率以励磁，这会会导致致电力系力系统的功率因数的功率因数变坏。因此，在大功坏。因此，在大功率、低率、低转速速场合不如用同步合不如用同步电动机合理。机合理。精品第精品第 33 页页4.4.2异步异步电动机的工作原理与运行特性机的工作原理与运行特性1.异步异步电动机的工作原理机的工作原理 当异步当异步电动机的三相定子机的三相定子绕组通入三相交流通入三相交流电后，将后，将产生一个旋生一个旋转磁磁场，该旋旋转磁磁场切割切割转子子绕组，从而在，从而在转子子绕组中中产生感生感应电动势，电动势的方向由右手定的方向由右手定则来确定。由于来确定。由于转子子绕组是是闭合通路，合通路，转子中便有子中便有电流流产生，生，电流方向与流方向与电动势方向相同，而方向相同，而载流的流的转子子导体在定子旋体在定子旋转磁磁场作用下将作用下将产生生电磁力，磁力，电磁力的方向可用左手定磁力的方向可用左手定则确定。由确定。由电磁力磁力进而而产生生电磁磁转矩，矩，驱动电动机旋机旋转，并且，并且电动机旋机旋转方向与旋方向与旋转磁磁场方向方向相同。相同。精品第精品第 34 页页4.4.2异步异步电动机的工作原理与运行特性机的工作原理与运行特性2.异步异步电动机的运行特性机的运行特性异步异步电动机的运行特性包括机的运行特性包括工作特性和机械特性。工作特性和机械特性。异步异步电动机的工作特性是指机的工作特性是指电动机在保持机在保持额度度电压和和额定定频率不率不变的情况下，的情况下，电动机的机的转速、速、电磁磁转矩、定子矩、定子电流、效率和功率因数随流、效率和功率因数随输出功率出功率变化的特性。一般通化的特性。一般通过负载试验来来测取。取。图是异是异步步电动机的工作特性。机的工作特性。精品第精品第 35 页页4.4.2异步异步电动机的工作原理与运行特性机的工作原理与运行特性异步异步电动机的机械特性分机的机械特性分为自然机械特性和人自然机械特性和人为机械特机械特性。性。在在电源源电压和和电源源频率恒定率恒定且定、且定、转子回路不接入任何子回路不接入任何附加附加设备时的机械特性称的机械特性称为自然机械特性，自然机械特性，精品第精品第 36 页页4.4.2异步异步电动机的工作原理与运行特性机的工作原理与运行特性电源源电压、电源源频率、率、电动机极机极对数、定子或数、定子或转子回路子回路接入其它附属接入其它附属设备，其中任，其中任意一意一项改改变得到的机械特性得到的机械特性称称为人人为机械特性。机械特性。由于由于电源源频率不率不变，所以同，所以同步步转速点不速点不变，电磁磁转矩与矩与电源源电压的平方成比例的平方成比例变化，化，但各条曲但各条曲线的最大的最大转矩点矩点对应的的转差率基本保持不差率基本保持不变。精品第精品第 37 页页4.4.3 异步异步电动机的控制机的控制目前目前对异步异步电动机的机的调速控制主要有恒速控制主要有恒压频比开比开环控制、控制、转差控制、矢量控制以及直接差控制、矢量控制以及直接转矩控制等。矩控制等。恒恒压频比开比开环控制控制实际上只控制了上只控制了电动机磁通而没有控制机磁通而没有控制电动机的机的转矩，采用矩，采用这样的控制系的控制系统对异步异步电动机来机来讲根本根本谈不上控制性能，通常只用于不上控制性能，通常只用于对调速性能要求一般的通用速性能要求一般的通用变频器上。器上。转差控制是根据异步差控制是根据异步电动机机电磁磁转矩和矩和转差差频率的关系来直率的关系来直接控制接控制电动机的机的转矩的，可以在一定的矩的，可以在一定的转差差频率范率范围内、一内、一定程度上通定程度上通过调节转差来控制差来控制电动机的机的电磁磁转矩，从而改善矩，从而改善调速系速系统的控制性能，但其控制理的控制性能，但其控制理论是建立在异步是建立在异步电动机的机的稳态数学模型基数学模型基础上的，它适合于上的，它适合于电动机机转速速变化化缓慢或者慢或者对动态性能要求不高的性能要求不高的场合。合。精品第精品第 38 页页4.4.3 异步异步电动机的控制机的控制1异步异步电动机的矢量控制机的矢量控制矢量控制理矢量控制理论采用矢量分析的方法来分析交流采用矢量分析的方法来分析交流电动机内部的机内部的电磁磁过程，是建立在交流程，是建立在交流电动机的机的动态数学模型基数学模型基础上的控上的控制方法。它模仿制方法。它模仿对直流直流电动机的控制技机的控制技术，将交流，将交流电动机的机的定子定子电流解耦成互相独立的流解耦成互相独立的产生磁生磁链的分量和的分量和产生生转矩的分矩的分量。分量。分别控制控制这两个分量就可以两个分量就可以实现对交流交流电动机的磁机的磁链控控制和制和转矩控制的完全解耦，从而达到理想的矩控制的完全解耦，从而达到理想的动态性能。性能。(1)异步异步电动机矢量控制方式的机矢量控制方式的选择。异步。异步电动机矢量控制机矢量控制是基于磁是基于磁场定向的方法，其定向的方法，其调速控制系速控制系统的方式比的方式比较复复杂，常用的控制策略有以下常用的控制策略有以下4种。种。转子磁子磁场定向矢量控制原理；定向矢量控制原理；转差率矢量控制原理；气隙磁差率矢量控制原理；气隙磁场定向矢量控制原理；定子磁定向矢量控制原理；定子磁场定向矢量控制原理。定向矢量控制原理。精品第精品第 39 页页4.4.3 异步异步电动机的控制机的控制(2)异异步步电动机机矢矢量量控控制制的的特特点点。矢矢量量控控制制变频器器可可以以分分别对异异步步电动机机的的磁磁通通和和转矩矩电流流进行行检测和和控控制制，自自动改改变电压和和频率率，使使指指令令值和和检测实际值达达到到一一致致，从从而而实现了了变频调速速，大大大大提提高高了了电动机机控控制制静静态精精度度和和动态品品质。转速速精精度度约等等于于0.5%，转速速响响应也也较快快。采采用用矢矢量量变频器器异异步步电动机机变频调速速是是可可以以达达到到控控制制结构构简单，可可靠靠性性高高的的效效果果。其其主主要要表表现在在：可可以以从从零零转速速起起进行行速速度度控控制制，因因此此调速速范范围很很宽广广；可可以以对转矩矩实行行较为精精确确控控制制；系系统的的动态响响应速度很快；速度很快；电动机的加速度特性很好。机的加速度特性很好。精品第精品第 40 页页4.4.3 异步异步电动机的控制机的控制2.异步异步电动机直接机直接转矩控制矩控制直接直接转矩控制是将矩控制是将电动机机输出出转矩作矩作为直接控制直接控制对象，通象，通过控制定子磁控制定子磁场向量控制向量控制电动机机转速。它不需要复速。它不需要复杂的坐的坐标变换，也不需要依，也不需要依赖转子数学模型，只是通子数学模型，只是通过控制控制PWM型逆型逆变器的器的导通和切通和切换方式，控制方式，控制电动机的瞬机的瞬时输入入电压，改，改变磁磁链的旋的旋转速度来控制瞬速度来控制瞬时转矩，使系矩，使系统性能性能对转子参数呈子参数呈现鲁棒性。并且棒性。并且这种方法被推广到弱磁种方法被推广到弱磁调速范速范围。逆。逆变器的器的PWM采用采用电压空空间向量控制方式，性能向量控制方式，性能优越。但同越。但同时不可不可避免地避免地产生生转矩脉矩脉动，调速性能降低的速性能降低的问题。该方法方法对逆逆变器开关器开关频率提高的限制率提高的限制较大，定子大，定子电阻阻对电动机低速性能也机低速性能也有有较大影响，如在低速区，定子大影响，如在低速区，定子电阻阻变化引起的定子化引起的定子电流和流和磁磁链的畸的畸变，以及，以及转矩脉矩脉动、死区效、死区效应和开关和开关频率等率等问题。精品第精品第 41 页页4.4.3 异步异步电动机的控制机的控制(1)异步异步电动机直接机直接转矩控制系矩控制系统的的结构与原理。它主要包括磁构与原理。它主要包括磁链调节器、器、转矩矩调节器、磁器、磁链和和转矩矩观测器、器、转速速调节器等。其中磁器等。其中磁链观测器器对磁磁链的的观测是否准确是否准确对整个控制系整个控制系统的的稳定性有着定性有着举足足轻重的作用，重的作用，而开关策略和磁而开关策略和磁链、转矩矩调节是先是先进控制算法的核心部分。控制算法的核心部分。精品第精品第 42 页页4.4.3 异步异步电动机的控制机的控制(2)直接直接转矩控制的特点矩控制的特点 直接直接转矩控制所需要的信号矩控制所需要的信号处理工作特理工作特别简单，所用的控制信号使，所用的控制信号使观察者察者对于交流于交流电动机的物理机的物理过程能程能够做出直接和明确的判断。做出直接和明确的判断。直接直接转矩控制大大减少了矢量控制技矩控制大大减少了矢量控制技术中控制性能易受参数中控制性能易受参数变化影响化影响的的问题。直接直接转矩控制并非极力矩控制并非极力获得理想的正弦波波形，也不得理想的正弦波波形，也不专门强调磁磁链完完全理想全理想圆形形轨迹。相反，从控制迹。相反，从控制转矩的角度出矩的角度出发，它，它强调的是的是转矩的直矩的直接控制效果，因而它采用离散的接控制效果，因而它采用离散的电压状状态和六和六边形磁形磁链轨迹或近似迹或近似圆形形磁磁链轨迹的概念。迹的概念。直接直接转矩控制技矩控制技术对转矩矩实行直接控制。它的控制效果不取决于行直接控制。它的控制效果不取决于电动机的数学模型是否能机的数学模型是否能够简化，而是取决于化，而是取决于转矩的矩的实际状况，它的控制既状况，它的控制既直接又直接又简化。化。精品第精品第 43 页页4.5 永磁同步永磁同步电动机机4.5.1 永磁同步永磁同步电动机的机的结构与特点构与特点4.5.2 永磁同步永磁同步电动机的工作原理与运行特性机的工作原理与运行特性4.5.3 永磁同步永磁同步电动机的控制机的控制精品第精品第 44 页页4.5.1 永磁同步永磁同步电动机的机的结构与特点构与特点永磁同步永磁同步电动机分机分为正弦波正弦波驱动电流的永磁同步流的永磁同步电动机和方机和方波波驱动电流的永磁同步流的永磁同步电动机。机。这里介里介绍的主要是三相正弦的主要是三相正弦波波驱动的永磁同步的永磁同步电动机。机。永磁同步永磁同步电动机的机的结构示意构示意图如如图所示，和所示，和传统电动机一机一样，主要由定子和主要由定子和转子两大部分构成。子两大部分构成。精品第精品第 45 页页4.5.1 永磁同步永磁同步电动机的机的结构与特点构与特点按照永磁体在按照永磁体在转子上位置的不同，永磁同步子上位置的不同，永磁同步电动机的磁极机的磁极结构可分构可分为表面式和内置式二种。表面式和内置式二种。(1)表面式表面式转子磁路子磁路结构。表面式构。表面式转子磁路子磁路结构中，永磁体构中，永磁体通常呈瓦片形，并位于通常呈瓦片形，并位于转子子铁心的外表面上，永磁体提供磁心的外表面上，永磁体提供磁通的方向通的方向为径向。表面式径向。表面式结构又分构又分为凸出式和嵌入式两种，凸出式和嵌入式两种，如如图所示。所示。精品第精品第 46 页页4.5.1 永磁同步永磁同步电动机的机的结构与特点构与特点(2)内置式内置式转子磁路子磁路结构。按永磁体磁化方向与构。按永磁体磁化方向与转子旋子旋转方方向的相互关系，内置式向的相互关系，内置式转子子结构又可分构又可分为径向式、切向式和径向式、切向式和混合式三种。混合式三种。精品第精品第 47 页页4.5.1 永磁同步永磁同步电动机的机的结构与特点构与特点永磁同步永磁同步电动机与其它机与其它电动机相比，具有以下机相比，具有以下优点：点：(1)用永磁体取代用永磁体取代绕线式同步式同步电动机机转子中的励磁子中的励磁绕组，从，从而省去了励磁而省去了励磁线圈、滑圈、滑环和和电刷，以刷，以电子子换向向实现无刷运行，无刷运行，结构构简单，运行可靠；，运行可靠；(2)永磁同步永磁同步电动机的机的转速与速与电源源频率率间始始终保持准确的同保持准确的同步关系，控制步关系，控制电源源频率就能控制率就能控制电动机的机的转速；速；(3)永磁同步永磁同步电动机具有机具有较硬的机械特性，硬的机械特性，对于因于因负载的的变化而引起的化而引起的电动机机转矩的矩的扰动具有具有较强的承受能力，瞬的承受能力，瞬间最最大大转矩可以达到矩可以达到额定定转矩的三倍以上，适合在矩的三倍以上，适合在负载转矩矩变化化较大的工况下运行；大的工况下运行；精品第精品第 48 页页4.5.1 永磁同步永磁同步电动机的机的结构与特点构与特点(4)永磁永磁电动机机转子子为永久磁永久磁铁无需励磁，因此无需励磁，因此电动机可以机可以在很低的在很低的转速下保持同步运行，速下保持同步运行，调速范速范围宽；(5)永磁同步永磁同步电动机与异步机与异步电动机相比，不需要无功励磁机相比，不需要无功励磁电流，因而功率因数高，定子流，因而功率因数高，定子电流和定子流和定子铜耗小，效率高；耗小，效率高；(6)体体积小、重量小、重量轻。近些年来随着高性能永磁材料的不断。近些年来随着高性能永磁材料的不断应用，永磁同步用，永磁同步电动机的功率密度得到很大提高，比起同容机的功率密度得到很大提高，比起同容量的异步量的异步电动机来，体机来，体积和重量都有和重量都有较大的减少，使其适合大的减少，使其适合应用在用在许多特殊多特殊场合；合；(7)结构多构多样化，化，应用范用范围广。广。精品第精品第 49 页页4.5.1 永磁同步永磁同步电动机的机的结构与特点构与特点永磁同步永磁同步电动机机还存在以下缺点：存在以下缺点：(1)由于永磁同步由于永磁同步电动机机转子子为永磁体，无法永磁体，无法调节，必，必须通通过加定子直加定子直轴去磁去磁电流分量来削弱磁流分量来削弱磁场，这会增大定子的会增大定子的电流，增加流，增加电动机的机的铜耗；耗；(2)永磁永磁电动机的磁机的磁钢价格价格较高。高。由此可由此可见，永磁，永磁电动机体机体积小，重量小，重量轻，转动惯量小，功率量小，功率密度高密度高(可达可达1kW/kg)，适合，适合电动汽汽车空空间有限的特点；另有限的特点；另外，外，转矩矩惯量比大，量比大，过载能力能力强，尤其低，尤其低转速速时输出出转矩大，矩大，适合适合电动汽汽车的起的起动加速。因此，永磁加速。因此，永磁电动机得到国内外机得到国内外电动汽汽车界的广泛重界的广泛重视，并已在日本得到了普遍，并已在日本得到了普遍应用，日本新用，日本新研制的研制的电动汽汽车大都采用永磁大都采用永磁电动机机驱动。比。比较典型的是在典型的是在丰田丰田Prius混混联式混合式混合动力力轿车上的上的应用。用。精品第精品第 50 页页4.5.2永磁同步永磁同步电动机的工作原理与运行特性机的工作原理与运行特性1电枢反枢反应永磁同步永磁同步电动机机带负载时，气隙磁，气隙磁场是永磁体磁是永磁体磁动势和和电枢枢磁磁动势共同建立的。共同建立的。电枢磁枢磁动势对气隙磁气隙磁场有影响，有影响，电枢磁枢磁动势的基波的基波对气隙磁气隙磁场的影响称的影响称为电枢反枢反应。电枢反枢反应不不仅使气隙磁使气隙磁场波形波形发生畸生畸变，而且，而且还会会产生去磁或增磁作用，生去磁或增磁作用，因此，气隙磁因此，气隙磁场将影响永磁同步将影响永磁同步电动机的运行特性。机的运行特性。对永磁同步永磁同步电动机机进行分析行分析时，需要采用双反，需要采用双反应理理论，即需，即需要把要把电枢枢电流和流和电枢枢电动势分解成交分解成交轴和直和直轴两个分量。交两个分量。交轴电枢枢电流流产生交生交轴电枢枢电动势，发生交生交轴电枢反枢反应；直；直轴电枢枢电流流产生直生直轴电枢枢电动势，发生直生直轴电枢反枢反应。精品第精品第 51 页页4.5.2永磁同步永磁同步电动机的工作原理与运行特性机的工作原理与运行特性2电压方程式方程式忽略磁忽略磁饱和效和效应的影响，永磁同步的影响，永磁同步电动机的机的电压方程式方程式为3功率与功率与转矩矩电动机的机的电磁功率磁功率为如果忽略如果忽略电枢枢电阻的影响，阻的影响，则电动机的机的电磁功率磁功率为精品第精品第 52 页页4.5.2永磁同步永磁同步电动机的工作原理与运行特性机的工作原理与运行特性电磁功率与功率角的关系称磁功率与功率角的关系称为永磁同步永磁同步电动机的功机的功角特性。角特性。精品第精品第 53 页页4.5.2永磁同步永磁同步电动机的工作原理与运行特性机的工作原理与运行特性4运行特性运行特性永磁同步永磁同步电动机的运行特性主要是机械特性和工作特性。机的运行特性主要是机械特性和工作特性。永磁同步永磁同步电动机机稳态正常运行正常运行时，转速始速始终保持同步速不保持同步速不变，因此，其机械特性因此，其机械特性为平行于横平行于横轴的直的直线，调节电源源频率来率来调节电动机机转速速时，转速将速将严格地与格地与频率成正比例率成正比例变化。化。精品第精品第 54 页页4.5.2永磁同步永磁同步电动机的工作原理与运行特性机的工作原理与运行特性永磁同步永磁同步电动机的工作特性是指当机的工作特性是指当电源源电压恒定恒定时，电动机机的的输入功率、入功率、电枢枢电流、效率、功率因数等随流、效率、功率因数等随输出功率出功率变化化的关系。的关系。精品第精品第 55 页页4.5.3永磁同步永磁同步电动机的控制机的控制1.恒恒压频比开比开环控制控制(VVVF)VVVF的控制的控制变量量为电动机的外部机的外部变量即量即电压和和频率。控制系率。控制系统将参考将参考电压和和频率率输入到入到实现控制策略的控制策略的调制器中，最后由逆制器中，最后由逆变器器产生一个交生一个交变的的正弦正弦电压施加在施加在电动机的定子机的定子绕组上，使之运行在指定的上，使之运行在指定的电压和参考和参考频率率下。按照下。按照这种控制策略种控制策略进行控制，使供行控制，使供电电压的基波幅的基波幅值随着速度指令成随着速度指令成比例的比例的线性增性增长，从而保持定子磁通的近似恒定。，从而保持定子磁通的近似恒定。VVVF控制策略控制策略简单，易于易于实现，转速通速通过电源源频率率进行控制，不存在异步行控制，不存在异步电动机的机的转差和差和转差差补偿问题。但同。但同时，由于系，由于系统中不引入速度、位置等反中不引入速度、位置等反馈信号，因此无法信号，因此无法实时捕捉捕捉电动机状机状态，致使无法精确控制，致使无法精确控制电磁磁转矩；在突加矩；在突加负载或者速度或者速度指令指令时，容易，容易发生失步生失步现象；也没有快速的象；也没有快速的动态响响应特性。因此，恒特性。因此，恒压频比开比开环控制控制控制控制电动机磁通而没有控制机磁通而没有控制电动机的机的转矩，控制性能差。通常矩，控制性能差。通常只用于只用于对调速性能要求一般的通用速性能要求一般的通用变频器上。器上。精品第精品第 56 页页4.5.3永磁同步永磁同步电动机的控制机的控制2矢量控制矢量控制矢量控制理矢量控制理论的基本思想的基本思想为；以；以转子磁子磁链旋旋转空空间矢量矢量为参参考坐考坐标，将定子，将定子电流分解流分解为相互正交的两个分量，一个与磁相互正交的两个分量，一个与磁链同方向，代表定子同方向，代表定子电流励磁分量，另一个与磁流励磁分量，另一个与磁链方向正交，方向正交，代表定子代表定子电流流转矩分量，分矩分量，分别对其其进行控制，行控制，获得与直流得与直流电动机一机一样良好的良好的动态特性。因其控制特性。因其控制结构构简单，控制，控制软件件实现较容易，已被广泛容易，已被广泛应用到用到调速系速系统中。中。永磁同步永磁同步电动机矢量控制策略与异步机矢量控制策略与异步电动机矢量控制策略有机矢量控制策略有些不同。由于永磁同步些不同。由于永磁同步电动机机转速和速和电源源频率率严格同步，其格同步，其转子子转速等于旋速等于旋转磁磁场转速，速，转差恒等于零，没有差恒等于零，没有转差功率，差功率，控制效果受控制效果受转子参数影响小。因此，在永磁同步子参数影响小。因此，在永磁同步电动机上更机上更容易容易实现矢量控制。矢量控制。精品第精品第 57 页页4.5.3永磁同步永磁同步电动机的控制机的控制某某电动汽汽车用永磁同步用永磁同步电动机矢量控制系机矢量控制系统框。框。精品第精品第 58 页页4.5.3永磁同步永磁同步电动机的控制机的控制3直接直接转矩控制矩控制永磁同步永磁同步电机直接机直接转矩控制系矩控制系统的原理的原理结构构图。精品第精品第 59 页页4.5.3永磁同步永磁同步电动机的控制机的控制4智能控制智能控制为了提高永磁同步了提高永磁同步电动机的控制性能和控制精度，模糊控制、机的控制性能和控制精度，模糊控制、神神经网网络控制等开始控制等开始应用于同步用于同步电动机的控制。机的控制。采用智能控制方法的永磁同步采用智能控制方法的永磁同步电机控制系机控制系统，在多，在多环控制控制结构中，智能控制器构中，智能控制器处于最外于最外环充当速度控制器，而内充当速度控制器，而内环电流流控制、控制、转矩控制仍采用矩控制仍采用PI控制、直接控制、直接转矩控制矩控制这些方法，些方法，这主要是因主要是因为外外环是决定系是决定系统的根本因素，而内的根本因素，而内环主要的作用主要的作用是改造是改造对象特性以利于外象特性以利于外环的控制，各种的控制，各种扰动给内内环带来的来的误差可以由外差可以由外环控制或抑制。控制或抑制。在永磁同步在永磁同步电机系机系统中中应用智能控制用智能控制时，也不能完全屏弃，也不能完全屏弃传统的控制方法，必的控制方法，必须将两者很好地将两者很好地结合起来，才能彼此取合起来，才能彼此取长补短，使系短，使系统的性能达到最的性能达到最优。精品第精品第 60 页页4.6 开关磁阻开关磁阻电动机机4.6.1 开关磁阻开关磁阻电动机的机的结构与特点构与特点4.6.2 开关磁阻开关磁阻电动机的工作原理与运行特性机的工作原理与运行特性4.6.3 开关磁阻开关磁阻电动机的控制机的控制精品第精品第 61 页页4.6.1 开关磁阻开关磁阻电动机的机的结构与特点构与特点1开关磁阻开关磁阻电动机的机的结构构开关磁阻开关磁阻电动机是由双凸极的定子和机是由双凸极的定子和转子子组成，其定子、成，其定子、转子的凸极均由普通的硅子的凸极均由普通的硅钢片叠片叠压而成。定子极上而成。定子极上绕有集中有集中绕组，把沿径向相，把沿径向相对的两个的两个绕组串串联成一个两成一个两级磁极，称磁极，称为“一相一相”；转子既无子既无绕组又无永磁体，又无永磁体，仅由硅由硅钢片叠成。片叠成。开关磁阻开关磁阻电动机有多种不同的相数机有多种不同的相数结构，如构，如单相、二相、四相、二相、四相及多相等，且定子和相及多相等，且定子和转子的极数有多种不同的搭配。低于子的极数有多种不同的搭配。低于三相的开关磁阻三相的开关磁阻电动机一般没有自起机一般没有自起动能力。相数多，有利能力。相数多，有利于减小于减小转矩脉矩脉动，但，但结构复构复杂、主开关器件多、成本增高。、主开关器件多、成本增高。目前目前应用用较多的是四相多的是四相8/6极极结构和三相构和三相6/4极极结构。下面介构。下面介绍的的开关磁阻的的开关磁阻电动机的机的结构构为四相四相8/6极极结构。构。精品第精品第 62 页页4.6.1 开关磁阻开关磁阻电动机的机的结构与特点构与特点2.开关磁阻开关磁阻电动机的特点机的特点开关磁阻开关磁阻电动机与其它机与其它电动机相比，具有以下机相比，具有以下优点：点：(1)可控参数多，可控参数多，调速性能好。可控参数有主开关开通角、主开关关断角、速性能好。可控参数有主开关开通角、主开关关断角、相相电流幅流幅值、直流、直流电源源电压，控制方便，可四象限运行，容易，控制方便，可四象限运行，容易实现正正转、反反转和和电动、制、制动等特定的等特定的调节控制；控制；(2)结构构简单，成本低。开关磁阻，成本低。开关磁阻电动机机转子无子无绕组，也不加永久磁，也不加永久磁铁，定子定子为集中集中绕组，永磁，永磁电动机及感机及感应电动机都机都简单，制造和，制造和维护方便；它方便；它的功率的功率变换器比器比较简单，主开关元件数，主开关元件数较少，少，电子器件少；子器件少；(3)损耗小，运耗小，运转效率高。开关磁阻效率高。开关磁阻电动机的机的转子不存在励磁及子不存在励磁及转差差损耗，耗，功率功率变换器元器件少，相器元器