第四章-直流电动机及其驱动技术.ppt

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下一页下一页总目录总目录章目录章目录返回返回上一页上一页电机驱动系统具有以下特点电机驱动系统具有以下特点:

1）以电磁转矩为控制目标，加速踏板和制动踏板的开度是电磁转矩给定的目标值，要求转矩响应迅速，波动小。

2）电动汽车要求驱动电机有较宽的调速范围，电机能在四象限内工作。

3）为保证加速时间，要求电机低速时有大的转矩输出和较大的过载倍数（24）；为保证汽车能达到最高车速，要求电机高速区处有一定的功率输出。

4）驱动系统高效，电磁兼容性好，易于维护。

5）良好的可靠性、耐温、耐潮湿，可以在恶劣的环境条件下长时期运转，结构简单，适合批量生产。

下一页下一页总目录总目录章目录章目录返回返回上一页上一页电动汽车对驱动电机有以下要求：

电动汽车对驱动电机有以下要求：

1）高电压。

2）小质量。

3）较大的起动转矩和较大的调速范围，使电动汽车有好的起动性能和加速性能，从而获得起动、加速、行驶、减速、制动所需的功率与转矩。

4）高效率，低损耗。

5）电气系统和控制系统的安全性必须符合国家（或国际）有关车辆电气控制安全性能的标准和规定，装备有高压保护设备。

6）高可靠性。

下一页下一页总目录总目录章目录章目录返回返回上一页上一页电动汽车对驱动电机分类：

电动汽车对驱动电机分类：

电动汽车驱动电机的分类下一页下一页总目录总目录章目录章目录返回返回上一页上一页13）温升。

各种电机的基本性能比较下一页下一页总目录总目录章目录章目录返回返回上一页上一页第第3章章直流电动机及其驱动系统直流电动机及其驱动系统4.14.1直流电机的构造及基本原理直流电机的构造及基本原理直流电机的构造及基本原理直流电机的构造及基本原理4.24.2直流电机的运行特性直流电机的运行特性直流电机的运行特性直流电机的运行特性4.54.5变换器变换器变换器变换器4.44.4直流电动机驱动系统直流电动机驱动系统直流电动机驱动系统直流电动机驱动系统4.34.3直流电动机控制直流电动机控制直流电动机控制直流电动机控制第第3章章直流电动机直流电动机1.了解直流电动机的基本构造和工作原理。

了解直流电动机的基本构造和工作原理。

4.理解他励（并励）和串励直流电动机的电理解他励（并励）和串励直流电动机的电压与电流的关系式，运行特性。

压与电流的关系式，运行特性。

3.理解直流电动机的起动、反转、调速和制动理解直流电动机的起动、反转、调速和制动的基本原理和基本方法。

的基本原理和基本方法。

4.理解直流电动机的变换器原理、结构和特性。

理解直流电动机的变换器原理、结构和特性。

本章要求本章要求下一页下一页总目录总目录章目录章目录返回返回上一页上一页4.1直流电机的构造和工作原理直流电机的构造和工作原理在电动汽车所采用的直流电动机中，小功率电动机在电动汽车所采用的直流电动机中，小功率电动机采用的是永磁式直流电动机，大功率电动机采用的是采用的是永磁式直流电动机，大功率电动机采用的是绕组励磁式直流电动机。

绕组励磁式直流电动机。

直流电机的优点：

直流电机的优点：

直流电机的优点：

直流电机的优点：

（1）

（1）调速性能好调速性能好调速性能好调速性能好,调速范围广调速范围广调速范围广调速范围广,易于平滑调节。

易于平滑调节。

易于平滑调节。

易于平滑调节。

（2）

（2）起动、制动转矩大起动、制动转矩大起动、制动转矩大起动、制动转矩大,易于快速起动、停车。

易于快速起动、停车。

易于快速起动、停车。

易于快速起动、停车。

（3）（3）易于控制。

易于控制。

易于控制。

易于控制。

直流电机驱动系统框图下一页下一页总目录总目录章目录章目录返回返回上一页上一页4.1.1直流电机的结构直流电机的结构直流电机的爆炸图下一页下一页总目录总目录章目录章目录返回返回上一页上一页直流电动机的结构下一页下一页总目录总目录章目录章目录返回返回上一页上一页直流电动机的结构下一页下一页总目录总目录章目录章目录返回返回上一页上一页4.4.转子转子转子转子（电枢电枢电枢电枢）由铁心、绕组（线圈）、换向器组成。

由铁心、绕组（线圈）、换向器组成。

1.1.定子定子定子定子永磁式永磁式永磁式永磁式:

由永久磁铁做成。

由永久磁铁做成。

励磁式励磁式励磁式励磁式:

磁极上绕线圈，线圈中通过直流电，磁极上绕线圈，线圈中通过直流电，形成电磁铁。

形成电磁铁。

励磁励磁励磁励磁:

磁极上的线圈通以直流电产生磁通，称磁极上的线圈通以直流电产生磁通，称为励磁。

为励磁。

电枢铁心：

由硅钢片叠装而成。

电枢铁心：

由硅钢片叠装而成。

电枢铁心：

由硅钢片叠装而成。

电枢铁心：

由硅钢片叠装而成。

电枢绕组：

由结构、形状相同的线圈组成电枢绕组：

由结构、形状相同的线圈组成电枢绕组：

由结构、形状相同的线圈组成电枢绕组：

由结构、形状相同的线圈组成用来在电机中产生磁场。

用来在电机中产生磁场。

用来在电机中产生磁场。

用来在电机中产生磁场。

4.1.2直流电机的分类直流电机的分类电动汽车所使用的直流电动机主要是他励直流电动电动汽车所使用的直流电动机主要是他励直流电动机、串励直流电动机、复励直流电动机三种类型。

机、串励直流电动机、复励直流电动机三种类型。

小功率（小功率（100W10kW）电动机采用的是小型高效）电动机采用的是小型高效的永磁直流电动机，可以应用在小型、低速的搬运的永磁直流电动机，可以应用在小型、低速的搬运设备上。

设备上。

中等功率（中等功率（10100kW）的电动机采用他励、复励）的电动机采用他励、复励或串励式直流电动机，可以用于结构简单、转矩要或串励式直流电动机，可以用于结构简单、转矩要求较大的电动货车上。

求较大的电动货车上。

大功率（大功率（100kW）直流电动机采用串励式，可用在）直流电动机采用串励式，可用在要求低速、高转矩的专用电动车上。

要求低速、高转矩的专用电动车上。

下一页下一页总目录总目录章目录章目录返回返回上一页上一页4.1.2直流电机的分类直流电机的分类（3）串励直流电动机）串励直流电动机串励直流电动机的励磁绕组与电枢绕组串联串励直流电动机的励磁绕组与电枢绕组串联后，再接于直流电源，这种直流电动机的励后，再接于直流电源，这种直流电动机的励磁电流就是电枢电流。

这种电动机内磁场随磁电流就是电枢电流。

这种电动机内磁场随着电枢电流的改变有显著的变化。

着电枢电流的改变有显著的变化。

为了使励磁绕组中不致引起大的损耗和电压为了使励磁绕组中不致引起大的损耗和电压降，励磁绕组的电阻越小越好，所以串励直降，励磁绕组的电阻越小越好，所以串励直流电动机通常用较粗的导线绕成，它的匝数流电动机通常用较粗的导线绕成，它的匝数较少。

较少。

下一页下一页总目录总目录章目录章目录返回返回上一页上一页4.1.2直流电机的分类直流电机的分类（4）复励直流电动机）复励直流电动机复励直流电动机有并励和串励两个励磁绕组，复励直流电动机有并励和串励两个励磁绕组，电动机的磁通由两个绕组内的励磁电流产生。

电动机的磁通由两个绕组内的励磁电流产生。

若串励绕组产生的磁通势与并励绕组产生的若串励绕组产生的磁通势与并励绕组产生的磁通势方向相同称为积复励。

若两个磁通势磁通势方向相同称为积复励。

若两个磁通势方向相反，则称为差复励。

方向相反，则称为差复励。

复励直流电动机的永磁励磁部分采用高磁性复励直流电动机的永磁励磁部分采用高磁性材料钕铁硼，运行效率高。

材料钕铁硼，运行效率高。

下一页下一页总目录总目录章目录章目录返回返回上一页上一页1.1.他励电动机他励电动机他励电动机他励电动机励磁绕组和电枢绕组分别由两个直流电源供电。

励磁绕组和电枢绕组分别由两个直流电源供电。

励磁绕组和电枢绕组分别由两个直流电源供电。

励磁绕组和电枢绕组分别由两个直流电源供电。

4.1.2直流电机的分类直流电机的分类UUfIaM+_+_If他励他励他励他励他励直流电动机在运行过程中励磁磁场稳定他励直流电动机在运行过程中励磁磁场稳定而且容易控制，容易实现电动汽车的再生制而且容易控制，容易实现电动汽车的再生制动要求。

动要求。

下一页下一页总目录总目录章目录章目录返回返回上一页上一页4.1.2直流电机的分类直流电机的分类4.4.并励电动机并励电动机并励电动机并励电动机励磁绕组和电枢绕组并联，由一个直流电源供电。

励磁绕组和电枢绕组并联，由一个直流电源供电。

励磁绕组和电枢绕组并联，由一个直流电源供电。

励磁绕组和电枢绕组并联，由一个直流电源供电。

IaUM+_If+_IE并励并励并励并励性能与他励直流电动性能与他励直流电动机基本相同。

机基本相同。

并励绕组两端电压就并励绕组两端电压就是电枢两端电压，但是电枢两端电压，但是励磁绕组用细导线是励磁绕组用细导线绕成，其匝数很多，绕成，其匝数很多，因此具有较大的电阻，因此具有较大的电阻，使得通过它的励磁电使得通过它的励磁电流较小。

流较小。

下一页下一页总目录总目录章目录章目录返回返回上一页上一页3.3.串励电动机串励电动机串励电动机串励电动机励磁线圈与转子电枢串联接到同一电源上。

励磁线圈与转子电枢串联接到同一电源上。

励磁线圈与转子电枢串联接到同一电源上。

励磁线圈与转子电枢串联接到同一电源上。

串励串励串励串励UIa+_IfM这种直流电动机的励磁电这种直流电动机的励磁电流就是电枢电流。

这种电流就是电枢电流。

这种电动机内磁场随着电枢电流动机内磁场随着电枢电流的改变有显著的变化。

的改变有显著的变化。

为了使励磁绕组中不致引为了使励磁绕组中不致引起大的损耗和电压降，励起大的损耗和电压降，励磁绕组的电阻越小越好，磁绕组的电阻越小越好，所以串励直流电动机通常所以串励直流电动机通常用较粗的导线绕成，它的用较粗的导线绕成，它的匝数较少。

匝数较少。

下一页下一页总目录总目录章目录章目录返回返回上一页上一页4.4.复励电动机复励电动机复励电动机复励电动机励磁线圈与转子电枢的联接有串有并，接在同励磁线圈与转子电枢的联接有串有并，接在同励磁线圈与转子电枢的联接有串有并，接在同励磁线圈与转子电枢的联接有串有并，接在同一电源上。

一电源上。

一电源上。

一电源上。

复励复励U+_IMIa若串励绕组产生的磁通势若串励绕组产生的磁通势与并励绕组产生的磁通势与并励绕组产生的磁通势方向相同称为积复励。

若方向相同称为积复励。

若两个磁通势方向相反，则两个磁通势方向相反，则称为差复励。

称为差复励。

复励直流电动机的永磁励复励直流电动机的永磁励磁部分采用高磁性材料钕磁部分采用高磁性材料钕铁硼，运行效率高。

铁硼，运行效率高。

下一页下一页总目录总目录章目录章目录返回返回上一页上一页4.1.3直流电机的基本工作原理直流电机的基本工作原理下一页下一页总目录总目录章目录章目录返回返回上一页上一页4.1.3直流电机的基本工作原理直流电机的基本工作原理IU+SbNacd直流电从两电刷之间通入电枢绕组，电枢电流直流电从两电刷之间通入电枢绕组，电枢电流方向方向如图所示。

由于换向片和电源固定联接，无论如图所示。

由于换向片和电源固定联接，无论线圈怎样转动，总是线圈怎样转动，总是S极有效边的电流方向向里极有效边的电流方向向里,N极有效边的电流方向向外。

电动机电极有效边的电流方向向外。

电动机电枢枢绕组通电后绕组通电后中受力中受力（左手定则左手定则）按顺时针方向旋转按顺时针方向旋转。

U+U+电刷电刷换向片换向片U+IFFTn换向器作用：

换向器作用：

将外部直流电将外部直流电转换成内部的转换成内部的交流电，以保交流电，以保持转矩方向不持转矩方向不变。

变。

下一页下一页总目录总目录章目录章目录返回返回上一页上一页U+EETnSbNdFFacII换向片换向片电刷电刷线圈在磁场中旋转，将在线圈中产生感应电动线圈在磁场中旋转，将在线圈中产生感应电动线圈在磁场中旋转，将在线圈中产生感应电动线圈在磁场中旋转，将在线圈中产生感应电动势。

由右手定则，感应电动势的方向与电流的方向势。

由右手定则，感应电动势的方向与电流的方向势。

由右手定则，感应电动势的方向与电流的方向势。

由右手定则，感应电动势的方向与电流的方向相反。

相反。

相反。

相反。

Ce:

与电机结构有关的常数与电机结构有关的常数n:

电动机转速电动机转速：

磁通磁通1.1.电枢感应