永磁电机课件
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《永磁电机设计》PPT模板课件
表1-3 铁氧体永磁材料牌号及其主要磁性能
牌号
剩余磁感应强 度 Br
T kGs
磁感应强度 矫顽力 H c
kA/ m
kOe
内禀矫顽力
H cJ
kA/ m
kOe
最大磁能积
(BH)max
kJ/m3
MG·O e
Y8T Y10T Y15 Y20 Y23 Y25 Y28 Y32
0.2~0.235 ≥0.2
0.28~0.36 0.32~0.38 0.32~0.37 0.36~0.40 0.37~0.40 0.40~0.42
大部分稀土永磁的退磁曲
线全部为直线，回复线与退磁 曲线相重合，可以使永磁电机 的磁性能在运行过程中保持稳 定，这是在电机中使用是最理 想的退磁曲线。
图1－4 （b） 回复线
3、内禀退磁曲线
磁性材料在外磁场作用下被磁化后产生的内在磁感应强度，称为 内禀磁感应强度 B i ，又称为磁极化强度 J 。
J 0M
式中，M为磁化强度（A/m）
（1－3）
由铁磁学理论可知，在磁性材料中 B = 0M+ 0H
在均匀的磁性材料中，上式的矢量和可改成代数和
（1－4）
B i 0MB0H
若取绝对值，则式（2-5）可改写成
Bi B0H
（1－5） （1－6）
描述内禀磁感应强度Bi (J )与磁场强度 H关系的曲线 Bi f(H)是表征
B rt1 B rt(0 11IL 0 ) 10 1 B0(rt10 t0)
（1－11）
式中，IL和 Br 取绝对值。
（2）磁稳定性是指在施加外磁场条件下永磁体磁性能发 生变化的情况。
理论分析和实践证明，一种永磁材料在工作温度时的 内禀矫顽力 H cJt 越大，内禀退磁曲线的矩形越好（或者说 H K 越大），则这种永磁材料的磁稳定性越高，即抗外磁 场干扰能力越强。
永磁同步电机工作原理 ppt课件
g g
B
⊕
b
r
⊕C
⊙
X
PMSM和BLDC电机的结构
实物结构图
转子磁铁
定子绕组
霍尔传感器
PMSM和BLDC电机的结构
定子
定子绕组一般制成多相（三、四、五相不
等），通常为三相绕组。三相绕组沿定子
铁心对称分布，在空间互差120度电角度， 通入三相交流电时，产生旋转磁场。
PMSM和BLDC电机的结构
1 2 3 0 3 2 3 2
C2/ 3
1 2 1 2
PMSM电机的FOC控制策略
如果三相绕组是Y形联结不带零线，则有
iA iB iC 0
i i 3 2 1 2 0 i A iB 2
PMSM电机的FOC控制策略
4、坐标变换
（1）Clarke（3s/2s）变换
B
N 3iB
N 2 i
60
N3 ：三相绕组每相绕组匝数 N 2 ：两相绕组每相绕组匝数
A
60
O N 2 i
各相磁动势为有效匝数与电流 的乘积，其相关空间矢量均位 于有关相的坐标轴上。
C
N 3iC
PMSM电机的FOC控制策略
d、q ：转子两相坐标系
PMSM和BLDC电机的工作原理
假设： 1)忽略电动机铁心的饱和；
2)不计电动机中的涡流和磁滞损耗； 3)转子无阻尼绕组。 永磁同步电动机在三相定子参考坐标系中的数学 模型可以表达如下：
d s 定子电压： us Rs is dt j 定子磁链： s Lsis f e
永磁直流电机ppt课件
第二讲永磁直流电机
1.概述
永磁直流电机与传统他励直流电机特性类似 只是永磁体取代其定子上的励磁系统 永磁体励磁不可调节 结构简单、体积小 广泛用于家电、办公设备、电动工具医疗等领域
第二讲永磁直流电机
1.磁极结构
第二讲永磁直流电机
1.1铝镍钴永 磁直流电机 磁极结构
第二讲永磁直流电机
弱磁调速：
永磁电机永磁体不容易调磁，一般不采用 混合励磁
第二讲永磁直流电机
5.永磁直流电机电枢反应
与他励直流电机一样
电刷在几何中性线上为交轴电枢反应 电刷不在几何中性线上 既有q轴又有d轴电枢反应
电枢反应使得永磁体后 极尖可能发生不可逆退 磁，应确保其中永磁体
退磁线拐点以上
最大电 流：堵 转、反 接制动
1.2铁氧体永磁直流电机磁极结构
第二讲永磁直流电机
1.3稀土永磁直流电机磁极结构
第二讲永磁直流电机
1.4永磁直流电机复合磁极结构
第二讲永磁直流电机
1.5永磁直流电机电枢结构
第二讲永磁直流电机
2.永磁直流电机的基本方程（与他励直流机类似）
电枢电压方程： 感应电势： 电磁转矩： 电磁功率： 功率平衡方程：
转矩平衡方程：
第二讲永磁直流电机
3.永磁直流电机的工作特性
磁直流电机的工作特性
机械特性：
第二讲永磁直流电机
4.永磁直流电机调速
电枢回路串电阻调速：
第二讲永磁直流电机
4.永磁直流电机调速
调压调速：
第二讲永磁直流电机
4.永磁直流电机调速
1.概述
永磁直流电机与传统他励直流电机特性类似 只是永磁体取代其定子上的励磁系统 永磁体励磁不可调节 结构简单、体积小 广泛用于家电、办公设备、电动工具医疗等领域
第二讲永磁直流电机
1.磁极结构
第二讲永磁直流电机
1.1铝镍钴永 磁直流电机 磁极结构
第二讲永磁直流电机
弱磁调速：
永磁电机永磁体不容易调磁，一般不采用 混合励磁
第二讲永磁直流电机
5.永磁直流电机电枢反应
与他励直流电机一样
电刷在几何中性线上为交轴电枢反应 电刷不在几何中性线上 既有q轴又有d轴电枢反应
电枢反应使得永磁体后 极尖可能发生不可逆退 磁，应确保其中永磁体
退磁线拐点以上
最大电 流：堵 转、反 接制动
1.2铁氧体永磁直流电机磁极结构
第二讲永磁直流电机
1.3稀土永磁直流电机磁极结构
第二讲永磁直流电机
1.4永磁直流电机复合磁极结构
第二讲永磁直流电机
1.5永磁直流电机电枢结构
第二讲永磁直流电机
2.永磁直流电机的基本方程（与他励直流机类似）
电枢电压方程： 感应电势： 电磁转矩： 电磁功率： 功率平衡方程：
转矩平衡方程：
第二讲永磁直流电机
3.永磁直流电机的工作特性
磁直流电机的工作特性
机械特性：
第二讲永磁直流电机
4.永磁直流电机调速
电枢回路串电阻调速：
第二讲永磁直流电机
4.永磁直流电机调速
调压调速：
第二讲永磁直流电机
4.永磁直流电机调速
永磁电机 ppt课件
12
i
电流入
A× Z
×
Y
0
ωt
C×
B
电流出
X
ωt=0时电流和磁场情况
A、C两相电流t=0时为正，因此首端流入、末端流出。 B相电流t=0时为负，末端流入、首端流出。 相邻线圈电流流向一致，在气隙中生成合成磁场。
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13
i ωt =120°
0
ωt
ωt =120°时电流和磁场情况
A× Z×
Y
×B CX
11
实际三相电动机
的旋转磁场是如 何产生的呢？
三相异步电动机的三相定子绕组以互隔1200的方式嵌放在定子铁 芯中。当三个绕组分别接入三相交流电后，便可以产生旋转磁场。
i
A
Z
Y
0
ωt
B
C
X
规定：电流为正值时，电流从绕组首端流入，从 末端流出；电流为负值时，电流从绕组末端流入， 从首端流出。
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1）变压器电动势：线圈与磁场相对静止，只有磁通变化。
2）运动电动势：线圈与磁场相对运动，引起磁通变化。 e=Blv 符合右手定则。
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8
PPT课件
9
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10
前面，我们回顾了电磁感应方面的一些基础知识，下面我们在此基础上开始了解电机 方面的理论知识，首先，来了解下右手定则。
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1、直线电流 产生的磁场
2、环形电流 产生的磁 场
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4
三、磁场对电流的作用
1、通电导体在磁场中会受到力的作用，电 磁力的方向符合左手定则。
左手定则 伸开左手，四指并拢，拇指与四指垂直，并 且在同一平面里，让磁感线垂直穿过手心，使 四指指向电流方向，这时大拇指所指的方向就 是通电导线在磁场中所受磁场力的方向。
《永磁电机》PPT课件
5. 价格低廉
稀土材料: 退磁曲线即回复线，磁性能稳定！！
§24-2 永磁同步电机 永磁代替电励磁电枢结构不变。
N S
星型
径向
切向
结构特点
➢不消耗励磁 功率损耗小，效率高 ➢省去转子的滑环或电刷（电磁式同步电机） 结构简单
永磁铁的工作特点
➢永磁铁的提供磁通和磁势不是常数 永磁电机参数和运行的性
➢永磁的磁阻很大
第十八章 同步电机概述 复习交流电机一般问题（交流绕组、感应电势、 磁势），了解同步电机原理、结构、励磁方式、 技术指标、航空同步电机特色及发展状况。
*第十九章 三相同步发电机对称运行原理 重点介绍了同步电机电枢反应，推导出时空相量 图，本章另一个重点是同步发电机的电势方程及 相量图，这些是同步电机的基本理论，应当牢固 掌握，同时，对同步发电机的负载特性及电抗测 定方法应了解。
Hs H
1O1e004π0 A/ /m
79.577 8A 0A /m /m 磁滞回线
铁磁性材料的分类
➢软磁材料：矫顽力小于100A/m。用来组
成电机磁路，如定、转于冲片，以及其它导 磁部分。
➢半硬磁材料：矫顽力为100~1000A/m。
可用于制作磁滞电动机转子，故也称磁滞材
料。在工作过程中常处于交变磁化状态。
硅钢 纯铁
银 铜 真空 铝
物质的磁性
r
性质 相对导磁率
铁磁性
5000
铁磁性
7000
铁磁性
200000
反磁性 0.99983
反磁性 0.999983
反磁性
1.0
反磁性 1.00002
第一节 永磁材料的基本性能
一．磁性材料基本概念 二．永磁材料磁性能的主要参数
永磁同步电机的模型和方法ppt课件
标系上表示出来。将α 、 β 、o坐标放在定子上， α 轴与A相轴
线重合， β轴超前α 轴90度，在α 、 β 、o坐标系中的电压电流，
可以直接从A 、B、C三相坐标系中的电压电流通过简单的线性
变换可以得到。一个旋转矢量从A 、B、C三相定子坐标系变换
到α 、 β 、o坐标系成为3/2变换，有
• 经过变换后得到α 、 β 、o坐标系的电压方
围。
• 力矩平衡方程式为：
• − =
+
• 从上述分析可以看出在d 、q、0坐标系下的
数学模型简单的多，方便控制
• 根据电机的数学模型，可以将永磁同步电
机简化为如图所示的d，q轴模型。永磁同
步电机的转矩方程表示发电机的电磁转矩
可以通过控制定子电流的d，q轴分量进行
控制。
程为：
• α 、 β 、o坐标系的磁链方程为：
• 其中：Ld、Lq分别是同步电机直轴交轴电感；
为永磁极产生的与定子绕组交链的磁链
在α 、 β 、o坐标系中，经过线性变换使A 、
B、C三相坐标系中的电机数学模型方程得到一定
简化。针对内永磁同步电机，因为转子的直、交
轴的不对称而具有凸极效应，因此在α 、 β 、o
永磁同步发电机控制策略
• 永磁同步发电机常用的矢量控制策略有：
（1）isd=0 控制；
• （2）最大转矩电流比控制：
• （3）单位功率因数控制；
• （4）最小损耗控制等。
• 每种控制策略都有其优缺点，于是针对永
磁同步电机不同控制目标下的矢量控制策
略进行比较分析。
• 2.1 id=0电流控制
• id=0的控制称为磁场定向控制，这种控制
线重合， β轴超前α 轴90度，在α 、 β 、o坐标系中的电压电流，
可以直接从A 、B、C三相坐标系中的电压电流通过简单的线性
变换可以得到。一个旋转矢量从A 、B、C三相定子坐标系变换
到α 、 β 、o坐标系成为3/2变换，有
• 经过变换后得到α 、 β 、o坐标系的电压方
围。
• 力矩平衡方程式为：
• − =
+
• 从上述分析可以看出在d 、q、0坐标系下的
数学模型简单的多，方便控制
• 根据电机的数学模型，可以将永磁同步电
机简化为如图所示的d，q轴模型。永磁同
步电机的转矩方程表示发电机的电磁转矩
可以通过控制定子电流的d，q轴分量进行
控制。
程为：
• α 、 β 、o坐标系的磁链方程为：
• 其中：Ld、Lq分别是同步电机直轴交轴电感；
为永磁极产生的与定子绕组交链的磁链
在α 、 β 、o坐标系中，经过线性变换使A 、
B、C三相坐标系中的电机数学模型方程得到一定
简化。针对内永磁同步电机，因为转子的直、交
轴的不对称而具有凸极效应，因此在α 、 β 、o
永磁同步发电机控制策略
• 永磁同步发电机常用的矢量控制策略有：
（1）isd=0 控制；
• （2）最大转矩电流比控制：
• （3）单位功率因数控制；
• （4）最小损耗控制等。
• 每种控制策略都有其优缺点，于是针对永
磁同步电机不同控制目标下的矢量控制策
略进行比较分析。
• 2.1 id=0电流控制
• id=0的控制称为磁场定向控制，这种控制
永磁电机概述ppt课件
力
5
Choice of Rotors
转子的两种最基本的拓扑 • 有一点突出的表面磁铁，常用于DC电动机中 • 嵌入式磁铁，有显著的凸极，主要用于AC电机
图2 表面和内置的永磁四极电机
红、蓝色是相反极化的磁铁，灰色是叠片式铁心
a）非凸极的表面磁铁转子 b）凸极内置式磁铁
转子（IPM）
6
对表面磁铁非凸极转子，Xd=Xq，如图2（a）
13
Winding Arrangement
AC绕组的设计是为了获得正弦的开路反电势波形， DC绕组是要获得梯形波 AC Windings:
分数槽带绕组常用于AC电机中斜一个定子槽
14
分数槽带绕组常用于AC电机中，斜一个定子槽 斜槽、分数槽：减少齿谐波转矩 分数槽的好处： • 平均每对极下的槽数大为减少以较少数目的大槽代替数目较 多的小槽可减少槽绝缘占据的空间，有利于槽满率的提高 • 增加绕组的短（长）距和分布效应，改善反电动势波形的正 弦性 • 分数槽绕组电机有可能设计为线圈节距y=1（集中绕组）可 以缩短线圈周长和绕a组端部伸出长度，减少用铜量，各个线 圈端部没有重叠，不必设相间绝缘。 • 分数槽集中绕组有利于用绕线机进行机械绕线提高工效 • 槽满率的提高，使线圈周长缩短，铜耗随之减低进而提高效 率和减低温升 • 减低齿槽转矩和转矩波动
在图2-3的坐标下，永磁材料中的磁场满足： B=0H+0M 0-真空磁导率，M-单位体积内磁矩的矢量和，称为磁化 强度。其中0M称为内禀磁化强度，用Bi表示， Bi=0M=B+0H ,Bi=f(H)称为内禀退磁曲线。
21
典型的不同磁铁在25°C时的剩磁Br和回复磁导率REC 见表Ⅲ
Alnico- 铝镍钴合金，Ferrite-铁氧体， Sintered samarium cobalt-烧结的钐钴， Sintered Neodymium iron boron-烧结的钕铁硼
5
Choice of Rotors
转子的两种最基本的拓扑 • 有一点突出的表面磁铁，常用于DC电动机中 • 嵌入式磁铁，有显著的凸极，主要用于AC电机
图2 表面和内置的永磁四极电机
红、蓝色是相反极化的磁铁，灰色是叠片式铁心
a）非凸极的表面磁铁转子 b）凸极内置式磁铁
转子（IPM）
6
对表面磁铁非凸极转子，Xd=Xq，如图2（a）
13
Winding Arrangement
AC绕组的设计是为了获得正弦的开路反电势波形， DC绕组是要获得梯形波 AC Windings:
分数槽带绕组常用于AC电机中斜一个定子槽
14
分数槽带绕组常用于AC电机中，斜一个定子槽 斜槽、分数槽：减少齿谐波转矩 分数槽的好处： • 平均每对极下的槽数大为减少以较少数目的大槽代替数目较 多的小槽可减少槽绝缘占据的空间，有利于槽满率的提高 • 增加绕组的短（长）距和分布效应，改善反电动势波形的正 弦性 • 分数槽绕组电机有可能设计为线圈节距y=1（集中绕组）可 以缩短线圈周长和绕a组端部伸出长度，减少用铜量，各个线 圈端部没有重叠，不必设相间绝缘。 • 分数槽集中绕组有利于用绕线机进行机械绕线提高工效 • 槽满率的提高，使线圈周长缩短，铜耗随之减低进而提高效 率和减低温升 • 减低齿槽转矩和转矩波动
在图2-3的坐标下，永磁材料中的磁场满足： B=0H+0M 0-真空磁导率，M-单位体积内磁矩的矢量和，称为磁化 强度。其中0M称为内禀磁化强度，用Bi表示， Bi=0M=B+0H ,Bi=f(H)称为内禀退磁曲线。
21
典型的不同磁铁在25°C时的剩磁Br和回复磁导率REC 见表Ⅲ
Alnico- 铝镍钴合金，Ferrite-铁氧体， Sintered samarium cobalt-烧结的钐钴， Sintered Neodymium iron boron-烧结的钕铁硼
永磁电机磁路计算基础ppt课件
33
经营者提 供商品 或者服 务有欺 诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
4．2 最大有效磁能的永磁体最佳工作点
则具有最大有效磁能的永磁体最 佳工作点的标么值
34
经营者提 供商品 或者服 务有欺 诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
4
经营者提 供商品 或者服 务有欺 诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
5
经营者提 供商品 或者服 务有欺 诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
负载时的联立方程组为
19
经营者提 供商品 或者服 务有欺 诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
然后用通常的磁路计算方法，根据外磁 路尺寸和材质的磁化特性，求出磁路各部分 的磁密和磁位差，并用以检查永磁电机设计 的合理性和调整磁路设计。
22
经营者提 供商品 或者服 务有欺 诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
2.3 解析法的应用 以上为了推导过程简洁，是从退磁曲线为直线、回复线与退磁曲线
重合的稀土木磁材料这一特例着手的。实际上，上述推导结果可以推广 应用于所有永磁材料。研究实践表明，在永磁电机运行时，永磁体工作 点是变化的，直接决定永磁体的磁密与场强关系的是回复线。或者说， 永磁体在电机内的基本工作曲线是回复线，并不是退磁曲线。而所有永 磁材料的回复线部近似认为是直线，区别在于它们并不都象稀土永磁那 样在第二象限内全部是直线，而是在退磁场强超过一定值后出现拐点； 而且，采用不同的稳磁处理引起起始点P的位置不同，导致回复线与纵轴 的交点随之改变；这些增加了分析计算的复杂性。经过分析研究可知， 只要针对不同情况进行处理，仍可应用上述方法。
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1）变压器电动势：线圈与磁场相对静止，只有磁通变化。
2）运动电动势：线圈与磁场相对运动，引起磁通变化。 e=Blv 符合右手定则。
8
9
10
前面，我们回顾了电磁感应方面的一些基础知识，下面我们在此基础上开始了解电机 方面的理论知识，首先，来了解下右手定则。
实际三相电动机
的旋转磁场是如 何产生的呢？
直流无刷电机 基本原理
BLDC电机
在了解永磁电机之前，为便于理解永磁电机 工作的基本原理，我们先简要回顾一下电磁感应 方面的一些基本理论及我们比较熟悉的普通三相 异步电动机和单相异步电动机与直流电机的基本 工作原理。通过对比分析，有助于我们快速的掌 握永磁电机的基本工作原理。首先，来了解一下 电磁感应方面的一些基础知识。
部由N指向S，在磁极内部由S指向N。磁力线越密磁场越强，磁 力线越疏磁场越弱。
3
二、电流的磁场
1920年，科学家奥斯特发现，在电流周围存在磁场（动电 生磁），即电流的磁效应。
电流与其产生磁场的方向可用安培定则来判断，既适用于判断 电流产生的磁场方向，也适用于在已知磁场方向时判断电流的方 向。
1、直线电流 产生的磁场
空间对称嵌放。起动绕阻与电容C串联，使起动绕组
电流i2和工作绕组电流i1产生90°的相位差，即：
C i2
i i1 i2 i1
M 1～
0 45°90°
ωt Y
360°
(a) 电路图
(b) 波形图
A
B
X
t 0
A
A
Y
BY
B
X
X
t90 t180
加入起动绕组后，和工作绕组并联连接于单相交流电源上。
可见，单相电动机定子两绕组的合成磁场也是一个随时间空间位置不 断变化的旋转磁场。单相电动机也因之可以自行起动了。
即：B=
F IL
B：均匀磁场的磁感强度（T） F：通电导体受到的电磁力（N） I：导体中的电流强度（A） L：导体在磁场中的有效长度（m）
7
3、一匝匝数为N的线圈在磁场中，若与线圈交链
的磁通Φ发生变化，则线圈上会感应出电动势e,称为 电磁感应, e的正方向与Φ符合右手螺旋定则。
E=-N△φ/△t
上式的含义是指，电磁感应的电动势与线圈匝数和磁通的变化率成正比。 负号是指在感应电动势作用下而在线圈里产生的感应电流所产生的Φ′将 逆着Φ变化。
磁与电磁
一、磁的基本知识
1、磁性 :能吸引铁、镍等金属或合金的性质。 2、磁体 :具有磁性的物体。 3、磁极 :磁体上磁性最强的部位，有S极和N极，磁极间同性
相斥,异性相吸。 4、磁力 :磁极间的相互作用力。 5、磁场 :磁极周围存在的一种特殊物质,具有力和能的特性。 6、磁力线 :为描述磁场的强弱和方向而引入的假想线。在磁极外
A、C两相电流t=0时为正，因此首端流入、末端流出。 B相电流t=0时为负，末端流入、首端流出。 相邻线圈电流流向一致，在气隙中生成合成磁场。
13
i ωt =120°
0
ωt
ωt =120°时电流和磁场情况
A× Z×
Y
×B CX
可见当电流随时间变化120°，电动机的磁场在空间的位置也随 之旋转了120°。
三相异步电动机的三相定子绕组以互隔1200的方式嵌放在定子铁 芯中。当三个绕组分别接入三相交流电后，便可以产生旋转磁场。
i
A
Z
Y
0
ωtBBiblioteka CX规定：电流为正值时，电流从绕组首端流入，从 末端流出；电流为负值时，电流从绕组末端流入， 从首端流出。
12
i
电流入
A× Z
×
Y
0
ωt
C×
B
电流出
X
ωt=0时电流和磁场情况
A× F
×
Y
×CS F X
N
Z n0
在电动机对称三相定子绕组中通入 对称三相交流电流
产生气隙旋转磁场
转子导体与磁场相切割，生成感 应电动势、感应电流
B
载流导体受电磁力的作用形成力偶
力偶对电机转轴形成电磁转矩
从而使固定不动的转子顺着旋转磁场的方向转动起来。
若要改变电动机的旋转方向，只需任调通入定子绕组中 两相电流的相序即可。
18
很明显，电动机上存在两个转速，一个是旋转磁场转速n0，一个是转子的 转速n。
电动机的转速n能等于旋 转磁场的转速n0吗？
如果二者相等，则转子与旋转磁场之间 就没有了相对切割→转子不切割磁场就不能 产生感应电流成为载流导体→不是载流导体就无法在磁场中 受力→不受力电动机就永远转运不起来。
n≠n0，异步！
A×
×
Y
N
Z n0
×
B
CS X
电流随时间变化一周，电动机的气隙磁场在空间的位置也顺时针旋 转了360°。表明磁场的旋转速度与电流变化的频率有关。
16
归纳：
只要三相异步机的对称三相定子绕组中通入对称三相交 流电，就会在定子和转子之间的气隙中产生一个随时间变化的 旋转磁场。
17
三相异步电动机工作原理概括
观察电流波形图及电机示意图可看出，合成磁场的转向取决于三相电流 的顺序，A→B→C正序时气隙磁场顺时针旋转。
14
i
ωt =240°
0
ωt
ωt =240°时电流和磁场情况
A Z
N
Y
S
×
×B
C ×X
观察电流波形图及电机示意图可看出，合成磁场的转向取决于三相电流 的顺序。
15
i
ωt =360°
0
ωt
ωt =360°时电流和磁场情况
2、环形电流 产生的磁 场
4
三、磁场对电流的作用
1、通电导体在磁场中会受到力的作用，电 磁力的方向符合左手定则。
左手定则 伸开左手，四指并拢，拇指与四指垂直，并 且在同一平面里，让磁感线垂直穿过手心，使 四指指向电流方向，这时大拇指所指的方向就 是通电导线在磁场中所受磁场力的方向。
5
6
2、我们常使用通电导体在磁场中某点受到的电磁 力与导体中电流和导体的有效长度的乘积的比值来表 示该点磁场的性质，并称为该点的磁感强度B。
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单相异步电动机的定子磁场
S×
i
×N
× 单相机定子
0
N × 单相机转子
×
ωt
×S
在定子绕组中通入单相交流电
电流正半周，线圈导体中通过 的电流始终为正值
电流的负半周，线圈导体中通 过的电流方向始终为负
合成磁场随时间大小不断变化， 合成磁场随时间大小不断变化， 但磁场轴线的位置始终不变。 但磁场轴线的位置始终不变。
显然，单相异步电动机的定子磁场是一个大小和方向随时间不断变化、
但磁场轴线位置始终不变的脉动磁场。所以单向异步机的转子不会自行 起动，也就是说单相异步电动机的起动转矩为零。
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如何使单相异 步电动机旋转 起来呢？
电容分相法可让单相异步机转动
电容分相式异步电动机的定子有两个绕组：
一个是工作绕组；另一个是起动绕组，两个绕组在
2）运动电动势：线圈与磁场相对运动，引起磁通变化。 e=Blv 符合右手定则。
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9
10
前面，我们回顾了电磁感应方面的一些基础知识，下面我们在此基础上开始了解电机 方面的理论知识，首先，来了解下右手定则。
实际三相电动机
的旋转磁场是如 何产生的呢？
直流无刷电机 基本原理
BLDC电机
在了解永磁电机之前，为便于理解永磁电机 工作的基本原理，我们先简要回顾一下电磁感应 方面的一些基本理论及我们比较熟悉的普通三相 异步电动机和单相异步电动机与直流电机的基本 工作原理。通过对比分析，有助于我们快速的掌 握永磁电机的基本工作原理。首先，来了解一下 电磁感应方面的一些基础知识。
部由N指向S，在磁极内部由S指向N。磁力线越密磁场越强，磁 力线越疏磁场越弱。
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二、电流的磁场
1920年，科学家奥斯特发现，在电流周围存在磁场（动电 生磁），即电流的磁效应。
电流与其产生磁场的方向可用安培定则来判断，既适用于判断 电流产生的磁场方向，也适用于在已知磁场方向时判断电流的方 向。
1、直线电流 产生的磁场
空间对称嵌放。起动绕阻与电容C串联，使起动绕组
电流i2和工作绕组电流i1产生90°的相位差，即：
C i2
i i1 i2 i1
M 1～
0 45°90°
ωt Y
360°
(a) 电路图
(b) 波形图
A
B
X
t 0
A
A
Y
BY
B
X
X
t90 t180
加入起动绕组后，和工作绕组并联连接于单相交流电源上。
可见，单相电动机定子两绕组的合成磁场也是一个随时间空间位置不 断变化的旋转磁场。单相电动机也因之可以自行起动了。
即：B=
F IL
B：均匀磁场的磁感强度（T） F：通电导体受到的电磁力（N） I：导体中的电流强度（A） L：导体在磁场中的有效长度（m）
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3、一匝匝数为N的线圈在磁场中，若与线圈交链
的磁通Φ发生变化，则线圈上会感应出电动势e,称为 电磁感应, e的正方向与Φ符合右手螺旋定则。
E=-N△φ/△t
上式的含义是指，电磁感应的电动势与线圈匝数和磁通的变化率成正比。 负号是指在感应电动势作用下而在线圈里产生的感应电流所产生的Φ′将 逆着Φ变化。
磁与电磁
一、磁的基本知识
1、磁性 :能吸引铁、镍等金属或合金的性质。 2、磁体 :具有磁性的物体。 3、磁极 :磁体上磁性最强的部位，有S极和N极，磁极间同性
相斥,异性相吸。 4、磁力 :磁极间的相互作用力。 5、磁场 :磁极周围存在的一种特殊物质,具有力和能的特性。 6、磁力线 :为描述磁场的强弱和方向而引入的假想线。在磁极外
A、C两相电流t=0时为正，因此首端流入、末端流出。 B相电流t=0时为负，末端流入、首端流出。 相邻线圈电流流向一致，在气隙中生成合成磁场。
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i ωt =120°
0
ωt
ωt =120°时电流和磁场情况
A× Z×
Y
×B CX
可见当电流随时间变化120°，电动机的磁场在空间的位置也随 之旋转了120°。
三相异步电动机的三相定子绕组以互隔1200的方式嵌放在定子铁 芯中。当三个绕组分别接入三相交流电后，便可以产生旋转磁场。
i
A
Z
Y
0
ωtBBiblioteka CX规定：电流为正值时，电流从绕组首端流入，从 末端流出；电流为负值时，电流从绕组末端流入， 从首端流出。
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i
电流入
A× Z
×
Y
0
ωt
C×
B
电流出
X
ωt=0时电流和磁场情况
A× F
×
Y
×CS F X
N
Z n0
在电动机对称三相定子绕组中通入 对称三相交流电流
产生气隙旋转磁场
转子导体与磁场相切割，生成感 应电动势、感应电流
B
载流导体受电磁力的作用形成力偶
力偶对电机转轴形成电磁转矩
从而使固定不动的转子顺着旋转磁场的方向转动起来。
若要改变电动机的旋转方向，只需任调通入定子绕组中 两相电流的相序即可。
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很明显，电动机上存在两个转速，一个是旋转磁场转速n0，一个是转子的 转速n。
电动机的转速n能等于旋 转磁场的转速n0吗？
如果二者相等，则转子与旋转磁场之间 就没有了相对切割→转子不切割磁场就不能 产生感应电流成为载流导体→不是载流导体就无法在磁场中 受力→不受力电动机就永远转运不起来。
n≠n0，异步！
A×
×
Y
N
Z n0
×
B
CS X
电流随时间变化一周，电动机的气隙磁场在空间的位置也顺时针旋 转了360°。表明磁场的旋转速度与电流变化的频率有关。
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归纳：
只要三相异步机的对称三相定子绕组中通入对称三相交 流电，就会在定子和转子之间的气隙中产生一个随时间变化的 旋转磁场。
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三相异步电动机工作原理概括
观察电流波形图及电机示意图可看出，合成磁场的转向取决于三相电流 的顺序，A→B→C正序时气隙磁场顺时针旋转。
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i
ωt =240°
0
ωt
ωt =240°时电流和磁场情况
A Z
N
Y
S
×
×B
C ×X
观察电流波形图及电机示意图可看出，合成磁场的转向取决于三相电流 的顺序。
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i
ωt =360°
0
ωt
ωt =360°时电流和磁场情况
2、环形电流 产生的磁 场
4
三、磁场对电流的作用
1、通电导体在磁场中会受到力的作用，电 磁力的方向符合左手定则。
左手定则 伸开左手，四指并拢，拇指与四指垂直，并 且在同一平面里，让磁感线垂直穿过手心，使 四指指向电流方向，这时大拇指所指的方向就 是通电导线在磁场中所受磁场力的方向。
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2、我们常使用通电导体在磁场中某点受到的电磁 力与导体中电流和导体的有效长度的乘积的比值来表 示该点磁场的性质，并称为该点的磁感强度B。
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单相异步电动机的定子磁场
S×
i
×N
× 单相机定子
0
N × 单相机转子
×
ωt
×S
在定子绕组中通入单相交流电
电流正半周，线圈导体中通过 的电流始终为正值
电流的负半周，线圈导体中通 过的电流方向始终为负
合成磁场随时间大小不断变化， 合成磁场随时间大小不断变化， 但磁场轴线的位置始终不变。 但磁场轴线的位置始终不变。
显然，单相异步电动机的定子磁场是一个大小和方向随时间不断变化、
但磁场轴线位置始终不变的脉动磁场。所以单向异步机的转子不会自行 起动，也就是说单相异步电动机的起动转矩为零。
20
如何使单相异 步电动机旋转 起来呢？
电容分相法可让单相异步机转动
电容分相式异步电动机的定子有两个绕组：
一个是工作绕组；另一个是起动绕组，两个绕组在