能象传统直流电动机一样地工作。
[0017] 这样，我们先对三相（和多相）同步电动机、无刷式直流电动机与电子换向直流电 动机的在结构上的细微区别进行说明。
[0018] 三相正弦型永磁同步电动机和三相梯形波型和永磁同步动机是存在差别的，前者 是二相同步电动机，后者是无刷式直流电动机，两者的细微差异是：
[0019] ⑴、气隙磁场的分布不同：一为正弦波分布，一为梯形波分布；
[0020] ⑵、定子绕组的分布不同：一为分布式绕组，一为集中式绕组；
[0021] ⑶、调速控制的方式不同：一为矢量变换调节，一为电压占空比式PWM调节，前者 复杂，后者简单。
[0022] 如果，再拿这两种永磁式同步电动机和电子换向式直流机相比，它们之间的差异 是：
[0023] ⑴、电机的电源电压型式是一样的，都是由交流经整流后变成的直流，但逆变后的 交流电压相数不同，一为三相，一为多相；
[0024] ⑵、磁场分布基本上是一样的，只有梯型波式同步电动机有些不一样，可以看作是 削项后的正弦波；
[0025] ⑶、定子绕组方法不一样，一个是接成三相（或者多相），一个则接成（闭式）多 相，因此使用的换向功率元件数目也就不一样；
[0026] (4)调速控制方法不一样，一个主要是矢量变换，一个是电压调节（方法简单）。
[0027] 由上可见，如果把直流电动机当作一种多相同步电动机的话，从理论上是完全可 以的，只不过，如果那样，除功率元件增多外，最主要的是将要采用"矢量变换"的方法，才能 进行有效的连续调速，而不能简单地采用调电源电压的办法，除非采用一系列的附加控制 电路，即转子位置传感器和功率元件触发脉冲顺序控制器，它们所起的作用，实际上就相当 于转子磁场定位的矢量控制，变化电源电压就相当于改变电枢电流（绕组元件中的交流） 中的转矩分量。
[0028] 固然，传统直流电动机通过电子换向式直流电动机可以等效为一台多相m = 同步电动机，但是，它又和传统的同步电机还是有些细节不一样：三相同步电动机结构上要 简单一些，造价也要便宜些；多相同步电动机（电子换向器直流电动机），在结构上要复杂 一些，造价上也要贵一些；多相逆变器比三相逆变器因元件要多，如上例为16倍，这在一定 程度上降低了系统的可靠性，但隨着集成电路质量的提高，这一缺点正在逐渐淡化；在控制 电路上，多相比三相要复杂，若采用集成电路则两者的区别就不会太大；多相比三相的转矩 品质和电流品质要优越得多。
[0029] 关于定子绕组非正弦分布（例如梯形波，三角波分布）磁场的分解问题：
[0030] 非正弦波的分解：同步电动机的定子磁场呈正弦分布，传统直流电动机的电枢磁 场则呈三角形分布，电子换向直流电动机的定子磁场却呈近正弦波（塔状梯形波）分布。至 于转子，同步电动机的磁极部份如果制成凸极形式，特别是在使用永磁材料之后，永磁式的 磁极一般多制造成为瓦状或片状，然后安在固定的钢架之上面装，或者插入固定的钢架之 中（插入式），这样的结构型式，磁极产生的磁力线，在气隙中的分布，往往只能是中间密， 两边稀，一般呈梯形分布或三角形分布。就是在隐极情况下，磁极绕组按分布式布置，其构 成的磁场也会和定子磁场一样，呈阶梯形分布，依然是中间密，两边稀。传统直流电动机、电 子换向直流电动机的磁极均和凸极式同步电动机相同，呈阶梯形分布。总之，它们中的大部 分实际的分布多不是正弦形式，但却是呈周期对称（对横轴）形式的。
[0031] 对于呈周期变化并与X轴对称的函数曲线，可以使用傅氐级数进行分解：
[0032] (1)当函数呈梯形分布时，即
[0036] 其傅氏级数为：
[0033]
[0034]
[0035]
[0037]
π
[0038] 其中一个特殊情况：当α = ι时，
[0039]
[0040] 即3和3倍次谐波没有了。
[0041] 我们从α = Γ - α = 10°，并设系系a = 1，作一个计算发现，在这范围内，可 以获得一个大略的通式：
[0042]
[0043] 从上述式子可以看出：
[0044] a)、除基波为正弦外，其余次谐波为高式的正弦波，但它们的幅值随次数作大幅衰 减。因此，当梯形波梯度较陡时，磁通基本上可以认为是呈正弦分布的；
[0045] b)、函数中只剩下奇次谐波；
[0046] c)、当（两边）梯坡的时间与平顶波时间相等时，即f各占4时，三和三倍次 谐波将消失，而它们的幅值是谐波中较大的，故在这种情况下谐波的影响最小。
[0047] (2)、当函数呈三角分布时：即
[0_
(5)
[0049] 其傅氐级数为：
[0050]
[0051] 这种情况下（例如直流电机的电枢反应磁通的分布就是如此），除基波为主要的 正弦波之外，其余多次皆波均存在，虽然幅值衰减较为历害，但是，由于在某些相位的负值 出现，将在基波的转矩中形成许多波动小坑。
[0052] 此外，顺便还对另外两种非正弦分布，但也常见的磁场分布波形进行一下分析：
[0053] (3)、当函数呈方波分布时，即：
[0054] y = f (x) = a (0 < x < π ) (7)其傅氐级数为：
[0055]
[0056] 这种情况与斜度很陡的梯形波的结果很近似，亦是在基波的基础上，附加多个幅 值衰减的高次谐波，BP :
[0057]
[0058] (4)、当函数呈多阶梯均匀周期对称分布时，即通常所说的分布式绕组的那种情 况，它主要是出现在隐极同步机的转子和一般交流电动机的定子磁场中：
[0059] -般来说，电机每一相全距分布式叠绕组的磁势分布情况是这样的，三相绕组相 带宽为60°，如果设定每相每极槽数为七，每个槽相差为10°，七个槽首尾共差60°。如果 每个全距线圈的磁势波呈方形波，前半波为正（N极），后半波为负（S极），然后，将七个方 波依次叠加，它呈现为七台阶形波。这种呈阶梯分布的波形，按傅里叶级数可以分解成为基 波和其它的高次谐波。
[0060] 为方便分析计，下面，我们先将它们的傅氏级数表达式逐一写出：即
[0068] 如果将上述六的式子中同频相相加，即基波加基波，三次加三次，五次加五次，七 次加七次，……。可以看出：随着次数增加，同频谐波的相差愈大，它们的矢量和将愈来愈 小，以幅值最大的三次来看，为作比较性观察，将其矢量绘于下面图2之中，并进行矢量相 加求和。
[0069] 图中，第一到第七个矢量模长定为"1"，逐一相差30°。可以看出：七个矢量中 第一个与第七个反相，互相抵消，第三与第五（60° )红线相加，其和为第二与第四 (60° )蓝线相加，其和亦为λ/?,此四项矢量相加之和（黑线）为3. 35左右，再与第六项相 加，七个矢量之和（黄线）大约在3. 65左右。可见：三次谐波被削减了一半。其它高次谐 波更因彼此间相差几近反相，相互抵消，被大大削减。由此可以看出：分布式绕组基本上可 以认为：只剩下基波。正因为如此，为使绕组能产生正弦分布的磁通，电机绕组（无论交、 直）才尽可能地采用分布型式。
[0070] 这种情况实际上就是梯形波分布，因为绕组元件实际上是嵌在一个个槽子里的， 而且一相又只能占有60°相带宽度，所以，它的分布与梯形波分布中那种顶、梯各占三分 之一宽（a = f )的更为相似，故其表达的最后结果：即三次谐波几乎完全消失，则是完全 一致的，只不过因实际存在着阶梯，尚不象直线梯形波那样，还剩下大约一半，但实际情况 就只能是这样。
[0071] 总的结论是；对称于X轴的周期分布波而言，均可分解出以正弦基波为主的多次 谐波，其中，主要的是正弦基波，其他的高次谐波其幅值均有相当的衰减，就中，以多阶梯形 分布对影响最大的三次谐波削减最大，是诸种分布中较为理想的磁场分布方式。电子换向 直流电动机的定子磁场呈多阶梯形分布，而转子磁场均呈梯形分布，采取的都是较为理想 的磁场分布方式。
[0072] 这样，我们就以塔式阶梯波形式前进的旋转的磁场，和三相绕组形成的旋转的磁 场完全等效作为理论根据，把电子换向器式直流电动机当做一台多相同步电动机来看待。 如里仍然沿用非独立多相闭式绕组（即传统直流绕组）来做定子绕组，即便改成电子换向 器控制，虽然性能良好，但线路复杂，造价高，应用推广有相当难度，所以，必须设法对它进 行改造，首先是相数的减少，最好是采用三相，以大幅度地滅少功率开关元件，才能降低造 价。另外，又必须保留其电枢磁场的正弦分布和调压调速特点，使它能象传统直流电动机一 样地工作。
[0073] 基于上述内容，本发明首先对电子换向直流电动机的定、转子磁路结构进行改进， 为此提出以下技术方案：
[0074] 1.定子绕组采用3相制，且用的是分布、短矩绕组，这样可以尽大程度上抑止高次 谐波，获得近似的正弦分布的磁场。
[0075] 2.为了获得近圆形的旋转磁埸，对三相全控桥逆变器进行SVPWM调制供电，进行 扇区分割时的小区数η应大于或等于每极每相下槽数，即〃 丨采用这样的扇区分割方 / u. 式，就是要使所形成的磁场其矢量端轨迹基本上呈圆形