車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)原理與控制基礎(chǔ)(第2版)

機(jī)電能量轉(zhuǎn)換與電磁轉(zhuǎn)矩的生成23.1具有機(jī)械端口的電磁系統(tǒng)/直線電機(jī)模型自由電荷在磁場(chǎng)中受力圖2-6自由電荷在磁場(chǎng)中受力情況

33.1具有機(jī)械端口的電磁系統(tǒng)/直線電機(jī)模型直線電機(jī)模型圖3-1通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力情況

43.1具有機(jī)械端口的電磁系統(tǒng)/直線電機(jī)模型圖3-2通電導(dǎo)線中電荷運(yùn)動(dòng)合成及在磁場(chǎng)中受力合成

直線電機(jī)模型53.1具有機(jī)械端口的電磁系統(tǒng)/直線電機(jī)模型機(jī)電能量轉(zhuǎn)換基本特點(diǎn)電機(jī)工作過(guò)程的機(jī)電能量轉(zhuǎn)換過(guò)程比這個(gè)要復(fù)雜很多，但本質(zhì)上是一樣的，機(jī)電能量轉(zhuǎn)換過(guò)程具有如下基本特征：1）洛倫茲力是機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的微觀物理基礎(chǔ)；2）磁場(chǎng)在機(jī)電能量轉(zhuǎn)換過(guò)程中是重要的媒介，但磁能并不必然增加或減少；3）機(jī)電能量轉(zhuǎn)換必要地要存在機(jī)械端口和電端口兩個(gè)能量耦合端口，且端口上應(yīng)作用有“有勢(shì)量”：機(jī)械端口是力或轉(zhuǎn)矩而電端口是電勢(shì)或電場(chǎng)；4）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的存在是從電端口獲得或回饋電能的必要條件。注意，在本例中假設(shè)工作磁場(chǎng)是恒定的，忽略了導(dǎo)線電流周圍磁場(chǎng)影響。這沒有反映實(shí)際電機(jī)工作情況。實(shí)際電機(jī)中存在電樞反應(yīng)過(guò)程，氣隙磁場(chǎng)是電樞磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的合成磁場(chǎng)。63.2電磁系統(tǒng)的儲(chǔ)能：磁能與磁共能3.2.1電機(jī)內(nèi)部的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程概述

圖3-3把損耗分離使系統(tǒng)成為“無(wú)損耗磁儲(chǔ)能系統(tǒng)”73.2.2磁路的磁能與磁共能1．單線圈勵(lì)磁系統(tǒng)的儲(chǔ)能圖3-4

雙線圈勵(lì)磁的鐵心

83.2.2磁路的磁能與磁共能1．單線圈勵(lì)磁系統(tǒng)的儲(chǔ)能圖3-5

磁路的ψ-i曲線

93.2.2磁路的磁能與磁共能2．雙線圈勵(lì)磁

圖3-6磁能的積分路徑103.2.2磁路的磁能與磁共能2．雙線圈勵(lì)磁

113.3電磁轉(zhuǎn)矩的生成和統(tǒng)一表達(dá)式3.3.1電磁轉(zhuǎn)矩的生成

圖3-7

具有定、轉(zhuǎn)子繞組和氣隙的機(jī)電裝置123.3電磁轉(zhuǎn)矩的生成和統(tǒng)一表達(dá)式3.3.1電磁轉(zhuǎn)矩的生成

133.3電磁轉(zhuǎn)矩的生成和統(tǒng)一表達(dá)式3.3.2機(jī)電能量轉(zhuǎn)換過(guò)程

143.3電磁轉(zhuǎn)矩的生成和統(tǒng)一表達(dá)式3.3.3磁阻轉(zhuǎn)矩

圖3-8磁阻轉(zhuǎn)矩的生成圖3-9定子繞組自感的變化曲線153.3電磁轉(zhuǎn)矩的生成和統(tǒng)一表達(dá)式3.3.3磁阻轉(zhuǎn)矩圖3-9磁阻轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)子位置變化規(guī)律

圖3-8磁阻轉(zhuǎn)矩的生成

16法拉第電磁感應(yīng)定律（磁

電）電機(jī)學(xué)的基本定律（2）：電域法拉第電磁感應(yīng)定律：電磁感應(yīng)現(xiàn)象是指因磁通量變化產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象。電磁感應(yīng)定律中電動(dòng)勢(shì)的方向可以通過(guò)楞次定律確定：感應(yīng)電流的磁場(chǎng)要阻礙原磁通的變化。

機(jī)械系統(tǒng)（單質(zhì)量）

電磁系統(tǒng)牛頓力學(xué)第一、第二定律：牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律，又稱慣性定律。表述為：任何物體都要保持勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)，直到外力迫使它改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為止。牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律：物體加速度的大小跟作用力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，且與物體質(zhì)量的倒數(shù)成正比，加速度的方向跟作用力的方向相同。力是運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的原因電壓與磁鏈變化互為因果17電機(jī)的機(jī)電能量轉(zhuǎn)換原理電機(jī)學(xué)的基本定律（3）麥克斯韋應(yīng)用拉格朗日方法描述了機(jī)電耦合系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，他從力學(xué)和電磁學(xué)的基本定律出發(fā)，列出了系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程，得到了“拉格朗日—麥克斯韋方程”。

機(jī)械系統(tǒng)（單質(zhì)量）

電磁系統(tǒng)拉格朗日—麥克斯韋方程183.4空間矢量的定義電磁鐵的電磁力

圖3-12電磁鐵193.4空間矢量的定義單軸線圈的勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)

20正交兩相繞組的合成磁動(dòng)勢(shì)波1.整距線圈的矩形波磁動(dòng)勢(shì)圖4-11單個(gè)線圈的磁動(dòng)勢(shì)a）

整距線圈所產(chǎn)生的磁場(chǎng)b）整距線圈的磁動(dòng)勢(shì)波函數(shù)

21正交兩相繞組的合成磁動(dòng)勢(shì)波兩相兩極繞組的基波合成磁動(dòng)勢(shì)

22正交兩相繞組的合成磁動(dòng)勢(shì)波李薩如圖

23旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)波，電機(jī)的時(shí)空一致性原則圖4-16

不同時(shí)刻的三相基波圖4-17

旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)波正交兩相繞組的合成磁動(dòng)勢(shì)波24旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)波，電機(jī)的時(shí)空一致性原則圖4-16

不同時(shí)刻的三相基波圖4-17

旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)波

正交兩相繞組的合成磁動(dòng)勢(shì)波25正交兩相繞組的合成磁動(dòng)勢(shì)波圖4-18

電機(jī)軸向斷面對(duì)應(yīng)的空間復(fù)平面

空間矢量26正交兩相繞組的合成磁動(dòng)勢(shì)波空間矢量分析方法

27正交兩相繞組的合成磁動(dòng)勢(shì)波磁動(dòng)勢(shì)和磁鏈?zhǔn)噶?/p>

圖4-22

A相繞組產(chǎn)生的余弦分布磁場(chǎng)a)余弦分布磁動(dòng)勢(shì)波

b)余弦分布磁場(chǎng)展開28正交兩相繞組的合成磁動(dòng)勢(shì)波定子電流矢量和電壓矢量圖4-21定、轉(zhuǎn)子電流矢量與“軸線圈”等效

293.5電磁轉(zhuǎn)矩的空間矢量表達(dá)式圖4-27定、轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)空間矢量的合成

304.6電磁轉(zhuǎn)矩的矢量表達(dá)式

314.6電磁轉(zhuǎn)矩的矢量表達(dá)式32電機(jī)的電磁負(fù)荷，Electromagneticload

33電磁負(fù)荷，Electromagneticload給定電機(jī)體積，電磁負(fù)荷就決定了電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩能力；換言之，對(duì)于期望輸出轉(zhuǎn)矩，電磁負(fù)荷越大，則電機(jī)體積越小。提高轉(zhuǎn)矩輸出能力主要決定于磁負(fù)荷和電負(fù)荷，提高電磁負(fù)荷是有利于實(shí)現(xiàn)電機(jī)的小型化和輕量化的有效手段。電磁負(fù)荷的選取主要考慮因素包括：電機(jī)的冷卻條件電機(jī)所用的材料與絕緣結(jié)構(gòu)的等級(jí)電機(jī)的功率及轉(zhuǎn)速電磁負(fù)荷選擇時(shí)要考慮的因素很多，很難單純從理論上來(lái)確定。通常主要參