车用驱动电机原理与控制基础-课件-第4章-交流绕组及其磁动势

车用驱动电机原理与控制基础第4章交流绕组及其磁动势24.1典型交流绕组结构4.1.1交流绕组的分类和主要设计参数1.交流绕组的分类一般采用表面绝缘的铜材料导体先绕制成多匝线圈（也称为线圈元件），将线圈放置在合适的定子槽中。一个线圈是由多圈导线绕制而成的多匝线圈，嵌在铁芯槽内的部分称为有效边，在铁芯两边的称为端部。

34.1.1交流绕组的分类和主要设计参数2.绕组/线圈的主要几何参数名称符号公式表述定义相数

定子引出电端口相数极对数

电机磁场极对数槽数

定子开槽总数线圈节距

线圈元件跨越的槽数极距（转子）每磁极对应的定子槽数每极每相槽数每极下每相所占的槽区域槽距角相邻两个槽相差的空间电角度

44.1.1交流绕组的分类和主要设计参数2.绕组/线圈的主要几何参数

54.1.2三相分布绕组的设计1.单层分布绕组名称符号数值相数3极对数1槽数6线圈节距3极距3每极每相槽数/相带1槽距角60o3相1对极6槽定子单层分布绕组参数表采用相带划分来设计绕组是一种常用的方法，主要步骤为：1）

绘出所有槽的圆图（逆时针为正方向）2）

划分相带（U、V、W，60o相带，并假设当前时刻1、2、3槽为N极，4、5、6槽为S极）3）

连接端部，构成线圈

（分别是A-X（U相）、B-Y（V相）、C-Z（W相），三个元件空间对称布置）4）

连接线圈，构成绕组（线圈的末端X、Y、Z连接在一起，构成星形连接方式。）对于更复杂的绕组，“绕组展开图”可以更好地描述绕组的连接关系（如图4-4c所示）。6槽电机的铁芯利用率太低，提高铁芯利用率的手段之一是在定子铁芯上多开槽，增加嵌线匝数。槽数增加的直接效果是在其他设计参数不变的情况下每极每相槽数增加。图4-46槽单层绕组接线图和绕组展开图（m=3，Z=6，p=1，q=1，y=6）64.1.2三相分布绕组的设计1.单层分布绕组

74.1.2三相分布绕组的设计2.双层叠绕组

图4-7三相双层绕组的槽电动势星形图84.1.2三相分布绕组的设计2.双层叠绕组

表4-3各个相带的槽号分配（60度相带）极对\相带AZBXCY1，2，34，5，67，8，910，11，1213，14，1516，17，1819，20，2122，23，2425，26，2728，29，3031，32，3334，35，3694.1.2三相分布绕组的设计2.双层叠绕组

图4-8三相双层叠绕组中A相绕组的展开图（Z=36，p=2，m=3，y=8，两极相组串联）104.1.2三相分布绕组的设计2.双层叠绕组/并联支路

图4-9A相绕组内12个线圈的连接（一条支路）图4-10A相绕组内12个线圈的连接（两条支路）114.2正弦电流激励单相绕组的磁动势

4.2.1单相绕组的磁动势1.整距线圈的矩形波磁动势图4-11单个线圈的磁动势a）

整距线圈所产生的磁场b）整距线圈的磁动势波函数

124.2.1单相绕组的磁动势2.单相绕组的合成磁动势

134.2.2余弦电流激励下单相绕组的（脉振）磁动势单相绕组的基波脉振磁动势波图4-13不同瞬间，单相绕组的基波脉振磁动势波（驻波）

144.2.2余弦电流激励下单相绕组的（脉振）磁动势单相绕组的谐波磁动势图4-14谐波磁动势的空间分布

154.2.2余弦电流激励下单相绕组的（脉振）磁动势相绕组磁动势的时空关系这里应特别强调由相绕组磁动势反映出的时空关系，也就是磁动势空间矢量的时空特征。第一，相绕组磁动势的实际波形（矩形波或梯形波）决定于空间因素，即仅决定于绕组的分布形式，而与激磁电流无关。第二，相绕组匝数和分布形式确定后，相绕组基波磁动势的幅值和方向仅决定于相电流（时间变量）的大小和方向；或者说，任意波形的相电流都可产生沿气隙中心线（余弦）分布的磁动势波，只是某时刻（基波）磁动势的幅值和方向决定于相电流的瞬时值。164.3对称三相电流激励三相绕组的磁动势4.3.1三相绕组的基波合成磁动势

174.3对称三相电流激励三相绕组的磁动势4.3.1三相绕组的基波合成磁动势图4-16

不同时刻的三相基波图4-17

旋转磁动势波

184.3.2电机的时空一致性、空间矢量图4-18

电机轴向断面对应的空间复平面

194.3.3平面旋转磁动势的空间矢量表达

图4-19轴线圈及其对应的原理图、对应空间矢量图画法204.3.3平面旋转磁动势的空间矢量表达

214.5定子电压、电流及磁链矢量4.5.1定子电流矢量和电压矢量图4-21定、转子电流矢量与“轴线圈”等效

224.5.1定子电流矢量和电压矢量电流矢量

234.5.1定子电流矢量和电压矢量电压矢量图4-21定、转子电流矢量与“轴线圈”等效

244.5.2定子磁链矢量

图4-22

A相绕组产生的余弦分布磁场a)余弦分布磁动势波

b)余弦分布磁场展开254.6空间矢量的微分运算和线性变换4.6.1空间矢量的矢量变换

图4-23

静止ABC轴系与静止αβ轴系264.6.1空间矢量的矢量变换

274.6.1空间矢量的矢量变换2．静止αβ轴系到任意同步旋转DQ轴系的变换

284.6.1空间矢量的矢量变换2．静止αβ轴系到任意同步旋转DQ轴系的变换

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