车用驱动电机原理与控制基础（第2版）课件：三相交流绕组及其磁场

车用驱动电机原理与控制基础(第2版)三相交流绕组及其磁场25.1三相交流电路基础

35.2典型交流绕组结构5.2.1交流绕组的分类和主要设计参数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。

45.2.1交流绕组的分类和主要设计参数绕组/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并联之路数

每相饶组的并联支路数极距（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

55.2.1交流绕组的分类和主要设计参数绕组/线圈的主要几何参数

65.2.1交流绕组的分类和主要设计参数绕组/线圈的主要几何参数

目前车用电机基本采用多相绕组结构，多相交流绕组的形式虽然各不相同，但是它们的构成原则基本相同：1）合成电动势和合成磁动势的波形要接近于正弦波，幅值要大；2）多相绕组的各相电动势和磁动势要对称，电阻电感要平衡；3）绕组铜耗要小，用铜要省；4）绝缘可靠，机械强度、散热条件好，制造方便。75.2.2三相分布绕组的设计单层6槽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）极对\相带AZBXCY槽号123456表：

各个相带的槽号分配（60度相带）85.2.2三相分布绕组的设计单层6槽绕组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）95.2.2三相分布绕组的设计单层分布12槽绕组（同心绕组）

极对\相带AZBXCY槽号1、23、45、67、89、1011、12表：

各个相带的槽号分配（60度相带）105.2.2三相分布绕组的设计单层分布12槽绕组

115.2.2三相分布绕组的设计双层叠绕组

图4-7三相双层绕组的槽电动势星形图125.2.2三相分布绕组的设计双层叠绕组

表4-3各个相带的槽号分配（60度相带）极对\相带AZBXCY第一对极下（118槽）1，2，34，5，67，8，910，11，1213，14，1516，17，18第二对极下（1936槽）19，20，2122，23，2425，26，2728，29，3031，32，3334，35，36135.2.2单相分布绕组的设计双层叠绕组/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）145.2.2三相分布绕组的设计双层叠绕组

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）155.3正弦电流激励单相绕组的磁动势

5.3.1单相绕组的磁动势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

165.3.1单相绕组的磁动势单相整距绕组的合成磁动势

17正弦电流激励单相绕组的电动势短距系数pitchfactor图4-11单个线圈的电动势a）整距和短距线圈

185.3.2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195.3.2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）

205.3.2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

21三相线圈及其合成磁动势22三相线圈及其合成磁动势23三相交流绕着组的合成磁动势245.3对称三相电流激励三相绕组的磁动势5.3.1三相绕组的基波合成磁动势255.3对称三相电流激励三相绕组的磁动势5.3.1三相绕组的基波合成磁动势

265.3.3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275.3.3平面旋转磁动势的空间矢量表达定、转子电流矢量与“轴线圈”等效285.3.3平面旋转磁动势的空间矢量表达

295.4定子电压、电流及磁链矢量5.4.1定子电流矢量和电压矢量

305.4.1定子电流矢量和电压矢量电流矢量

315.4.1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

325.4.2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335.5空间矢量的微分运算和线性变换5.5.1空间矢量的矢量变换

图4-23

静止ABC轴系与静止αβ轴系345.5.1空间矢量的矢量变换

355.5.1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

365.5.1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

375.5.2空间矢量的坐标变换Clark变换

385.5.2空间矢量的坐标变换Park变换

395.5.3