一. 电机为什么多用 Y 型连接? 

1. 电机定子铁芯及线槽一定时，在功率相同情况下，星

接绕组匝数相对较少，线径相对较粗；角接绕组匝数

相对较多，线径相对较小。所以，小功率电机为了在

绕制时线径不至于过小影响机械强度，一般均采用星

接方式，选用线径稍粗来提升功率及机械强度的。

2. 主要是看负载的性质，特点。小型电机（4KW 以下）大

部份采用 Y 型接法，大型电机通常均采用三角形接法。一般

地轻载设备习惯上接成星型，优点启动电流小，对于

启动力矩比较大，重负载设备要求角接，以获得较大

的力矩.( 当电机接成 Y 型运行时起动转矩仅是三角形接法

的一半，但电流仅仅是三角形起动的三分之一左右。三角形

起动时电流是额定电流的 4－7 倍，但转矩大)。

3. 电机三角形接法和星形接法---主要是下线方便，

小电机三角形接法---线径小，匝数多，不好下。

大电机星形接法---线径大，也不好下。

二．相数选择 

    绕组的相数可选二、三、四、五……直至十五相，但用

得 多的是三相及四相，五相以上的相数用得较少。 

绕组相数选择应该考虑到：绕组的利用程度、电子

开关电路的复杂程度及成本、转矩脉动及电子元件应力

等，根据不同的使用条件来综合决定相数。 

1 .绕组利用程度 

      相数越多，绕组利用程度越低。两台电机具有相同的

尺寸、电压、控制电路布局及铁耗，四相电机转矩密度

大 9％，用铜量增加 36％。 

2 .电子线路复杂程度及成本 

相数增加，所用开关元件数增加，电路复杂，成本

也增高。 

3.  转矩脉动 

无刷直流电动机转矩脉动比有刷电机大。相数越多，

转矩脉动就越小，研究和实验表明相近的奇数相比偶数

相转矩脉动小。 

4 .电子元件的应力 

        在保证不同相数有相同的出力及电压的前提下，随

相数增加，每相电流减少，因而元件的电应力减少。 

三．  极数选择 

1.极对数与电机效率 

随着极对数增加，铁芯磁场交变频率增高，铁耗增

加，电子器件换向损耗增加。虽然电枢电流密度不变时，

铜耗略有降低，电动机的效率还是随着极对数的增加而

降低。 

2.  极对数与电感 

极对数增多，电枢每相电感减少，对换相有利。 

四．直流电机工作原理 

1.旋转原理 

1.1左手定则

位于磁场中的载流导体，会受到力的作用，力的方向可按左手定则确定

1.2右手定则（安培定则一）

在磁场中运动的导体因切割磁力线会感生出电动势，其大小为：

1.3 右手螺旋定则（安培定则二）

1.4

当两头的线圈通上电流时，根据右手螺旋定则，会产生方向指向右的外加磁感应强度B（如

粗箭头方向所示），而中间的转子会尽量使自己内部的磁力线方向与外磁力线方向保持一致，

以形成一个 短闭合磁力线回路，这样内转子就会按顺时针方向旋转了。

当转子转到水平位置时，虽然不再受到转动力矩的作用，但由于惯性原因，还会继续顺

时针转动，这时若改变两头螺线管的电流方向，如下图所示，转子就会继续顺时针向前转动

改变电流方向的这一动作，就叫做换相（commutation）。注意：何时换相只与转子的位

置有关，而与转速无关。

图1-6显示了定子绕组的联结方式（转子未画出），三个绕组通过中心的连接点以“Y”型的方式被联结在一起。整个电机就引出三根线A, B, C。当它们之间两两通电时，有6种情

况，分别是AB, AC, BC, BA, CA, CB，图1-7(a)~(f)分别描述了这6种情况下每个通电线圈产

生的磁感应强度的方向（红、兰色表示）和两个线圈的合成磁感应强度方向（绿色表示）。

在图(a)中，AB相通电，中间的转子（图中未画出）会尽量往绿色箭头方向对齐，当转子到

达图(a)中绿色箭头位置时，外线圈换相，改成AC相通电，这时转子会继续运动，并尽量往

图(b)中的绿色箭头处对齐，当转子到达图(b)中箭头位置时，外线圈再次换相，改成BC相通

电，再往后以此类推。当外线圈完成6次换相后，内转子正好旋转一周（即3600）。

转原理图（a-f）

1.5 关键：下图为对应上6图中(d)图 B+ A-情形，且为即将

换相时刻，假设转子逆时针旋转，即马上换为（e）C+ A- 情形，所

以A的两线圈N S级不变，（因为它的电流方向不变，绕组不变，由右

手螺旋定则可知），B绕组的 Ｎ Ｓ级转到Ｃ绕组上，即０１０处靠

近转子侧为Ｎ（吸引转子Ｓ级） ，１０１处靠近转子侧为ｓ极（吸

引转子Ｎ级），所以转子继续逆时针旋转。若为顺时针转，则马上换

为图（ｃ）Ｂ＋ Ｃ－情形，此时Ｂ的N S级情况不变，A的 N S级转

到C上，即010处靠近转子侧为S级 why not N ,因为此时是C- 肯

定与C+时相反(吸引转子N级)，101处同理为N级，配合B的情况同样得

出转子即将顺时针旋转。（下面的2对极也这样分析）

1.6 另一种分析方法，可不看：AB 相通电，电流处于转子产生的磁场内，根据左手定

则，我们判断线圈 AA’中的上半部导线 A 受到一个顺时针方向的电磁力，而 AA’的下半部

导线 A’也受到一个顺时针方向的电磁力。由于线圈绕组在定子上，定子是固定不动的，故

根据作用力与反作用力，定子绕组 AA’会施加给转子一个逆时针方向的反作用力，转子在这

个力的作用下，就转起来了。同理，与 AA’的情况类似，BB’也会对转子产生一个逆时针的

反作用力。  当转子逆时针转过60°后，到达图1-20(b)的位置，这时线圈BB’已经到达转子磁极的边缘位

置了，再转下去就要产生反方向的力了，所以这时就要换相，换成AC相通电，见图1-20(c)。这样，每过60°换相通电，转子就可以一直转下去了。

1.7 多极旋转：

搞清了 简单的三相三绕组二极电机，我们再来看一个复杂点的，图1-9(a)是一个三相

九绕组六极（三对极）内转子电机，它的绕组连线方式见图1-9(b)。从图(b)可见，其三相绕

组也是在中间点连接在一起的，也属于星形联结方式。一般而言，电机的绕组数量都和永磁

极的数量是不一致的（比如用9绕组6极，而不是6绕组6极），这样是为了防止定子的齿与转

子的磁钢相吸而对齐，产生类似步进电机的效果，此种情况下转矩会产生很大波动。

二二导通时的6种通电情况读者可自行分析，原则是转子的N极与通电绕组的S极有对齐

的运动趋势，而转子的S极与通电绕组的N极有对齐的运动趋势

旋转原理可以用下图辅助理解，此时为C+ A- 情形，对应“转原理图（a-f）”中的（e）,

逆时针就（换f情形通电） 顺时针旋转（就换d通电情形）分析同一对级，打字太难打了，

我就省略了

 

2.  霍尔传感器    可不看 

    就是靠转子  N  S 级的反复改变  霍尔元件两边交替聚

集电子（左手定则判定电子受力方向），对应出负，正极

的 交 替 ， 也 就 出 现 高 低 电 平 。

 

 

 

 

尔集成电路。 

 

 

 （假设图 1    x1为正  x2为负，那么在图 3中就刚好反过

来，实际当中不要求正对 N、S 级  ，而  是当 N、S靠近

或远离在一定范围内霍尔元件就会出现高低电平的变

化） 

霍耳位置传感器必须满足以下两个条件：

（1）、位置传感器在一个电周期内所产生的开关状态是

不重复的，每一个开关状态所占的电角度相等。 （2）、位

置传感器在一个电周期内所产生的开关状态数应和电动机

的工作状态数相对应。对于三相无刷直流电动机，其位置传

感器的霍耳元件的数量是3，安装位置应当间隔120 电角度，

其输出信号是Ha、Hb、Hc。无论何时，只要转子的磁极掠

过霍尔元件时，根据转子当前磁极的极性霍尔元件会输出对

应的高或低电平，这样只要根据3个霍尔元件产生的电平的

时序就可以判断当前转子的位置，并相应的对定子绕组进行

通电

3.直流电机的 PWM 调速原理

 

 

 

 

 

 

五.直流无刷电机的分类 

国内外对无刷直流电机（ Brushless DC motor,

BLDCM）定义一般有两种：一种定义认为只有梯形波/方波

无刷直流电机才可以被称为无刷直流电机，而正弦波无刷电

机则被称为永磁同步电机（permanent magnet synchronous

motor, PMSM）；另一种定义则认为梯形波/方波无刷电机和

正弦波无刷电机都是无刷直流电机

1.无刷直流电机通常情况下转子磁极采用瓦型磁钢，经

过磁路设计，可以获得梯形波的气隙磁密，定子绕组多采用

集中整距绕组，因此感应反电动势也是梯形波的。。控制时

各相电流也尽量控制成方波，逆变器输出电压按照有刷直流

电机 PWM 的方法进行控制即可。

2.永磁同步电动机在磁路结构和绕组分布上保证感应

电动势波形为正弦，外加的定子电压和电流也应为正弦波，

一般靠交流变压变频器提供。 

两者区别可以认为是方波和正弦波控制导致的设计理

念不同。

梯形控制是 简单、能效也 低的控制方法，应用于家

电，低成本

在电机低速运转情况下，简易正弦波换向可以使电机平

滑地转动;但在高速情况下，效率不高。应用于电梯

利用 FOC（磁场定向）控制，可以将电机的效率提高到

95%，并降低功耗和噪声，提供优异的扭矩动态性能，从而

使逆变器的效率更高，所需的功率级更小，提供相同扭矩所

需的电机尺寸更小，应用于机器人，数控机床。

 

 

以下全为正弦波 

 

 

 

 

预定义磁感应强度方向向外为正，从图中可以看出，在

0°的时候，处于正反方向交界处，磁感应强度为零，然后

开始线性增加，在A点时达到 大，然后一直保持恒定值不

变，直到B点开始下降，到180°的时候下降到零。然后开始

负向增长，在C点处达到负值 大，然后保持恒定负值不变，

直到D点强度开始减弱，到 0°时又回到零。至于A点到底在

几度的位置，不同的电机不一样。如果A非常接近0°的位置，

上升和下降直线就会非常陡峭，“梯形波”就变成了“方波”。

根据右手定则E=BLV的公式，在匀速转动下，各绕组产生的

反电动势波形也呈梯形波/方波。

以下也可不看：

个人理解电流出现在AB段的原因：电机的瞬时电磁转矩可由电枢绕组的电磁功率求

a a b b c ce

E i E i E iT + +=

Ω

式中 Ea、Eb、Ec———A、B、C三相绕组的反电动势；

ia、ib、ic———A、B、C三相绕组的电流；

Ω——转子的机械角速度。

出现在AB段反电动势为一恒值，电流也为一段平的恒值，分子乘积为恒值，匀速转动的

话Ω不变，转矩就为恒值，即没有转矩脉动。

下2图为实际的，我也没找到 ，也没分析出来为什么就成梯形波了

 

  

(1) 方波(梯形波) EM F 只有在下

述条件下才能得到, 即气隙磁密分布为方波, 全距

集中绕组, 不斜槽和不斜极。真的满足这些条件可获

得方波EM F, 但电动机的定位转矩会很大, 严重影

响运行性能而无法接受。(2) 在小容量BLDCM 中,

产生方波EM F 的条件很难达到。小容量BLDCM 一

般每极槽数很少, 槽开口对气隙磁密分布的影响很

大, 因为要保证足够下线的工艺尺寸。如果转子采用

多极磁环, 磁性材料为各向同性, 充磁后较难获得足

够顶宽度的平顶波。小容量BLDCM 常常采用与转

子极数相近的定子槽数, 构成分数槽绕组, 定位力矩

可以很小, EM F 波形则接近正弦波。总之实际的小

容量的BLDCM 产品, 大都具有接近正弦的EM F 波

形。(3) 理论上讲, 具有方波EM F 的电动机, 在绕组

也是方波电流的作用下, 可以产生恒定无脉动的电

磁转矩, 但是由于换向过程的影响, 绕组电流在大部

分实际运行过程中与方波相距甚远, 再加上EM F

波形也总与理想的平顶波有一定的差距, 所以实际

的方波EM F 电动机, 在方波驱动方式运行时, 运行

平稳性未见得有所改善。

（1）简易正弦波控制：

对电机绕组施加一定的电压，使电机相电压为正弦波，由于电机绕组为感性负载，

因此电机相电流也为正弦波。通过控制电机相电压的幅值以及相位来控制电流的相位以及幅

值，为电压环控制，实现较为简单。

（2）复杂正弦波控制：

与简易正弦波控制不同，复杂的正弦控制目标为电机相电流，建立电流环，通过

直接控制相电流的相位与幅值达到控制电机的目的。由于电机相电流为正弦信号，因此需要

进行电流的解耦操作，较为复杂，常见的为磁场定向控制（FOC）及直接转矩控制（DTC）

等。