DSPM 电机的基本原理与故障模式
自 20 世 纪 90 年 代 初 美 国 电 机 专 家 Lipo T A
提 出 永 磁 双 凸 极 （ Doubly salient
permanent mag- net
， DSPM ）电机以来，众多科技工作者对 DSPM 电机进行了广泛深入
的研究，研究的重点主要集中于电机结构、原理分析，静态特性及控制策略等方面。但对
DSPM 电机电动运行中可能出现的故障及其机理研究却并未涉及。为保证 DSPM 电机的可
靠电动运行，通常需要采用霍尔元件来间接地检测转子位置，从而把得到的三相霍尔信
号进行逻辑变换，获得电机运行所需的换相信号。三相霍尔信号线 P A
， P B
， P C 从电
机引出后需要与逻辑电路中对应的端子联接。另外，电机的三相绕组一般采用星形接法，
公共端为 N，另一端分别对应端子 A，B
， C，并分别与三相桥式变换器的三相桥臂中点
相连。但工程师在接线过程中，可能会因为疏忽或其他原因，把这些连线接错，可能出现
的错误有三相线的顺序接错，或三相霍尔线的顺序接错。此外，霍尔信号自身也可能出现
故障，即恒为高电平或低电平，其电平不随转子位置变化而变化。出现这些故障后，电机
的电动运行将受何影响，在现场调试中如何快速地判断并解决故障成为重要的实际问题。
为此，本文首先简介了 DSPM 电机的基本原理及关系，列举了 DSPM 电机常见的故
障模式，继而分别对霍尔信号线及三相线接线故障、霍尔信号本身故障进行了详细的机理
分析，得出结论，并通过故障模拟及工程实践结果验证文中分析结论的正确性及实用性。
1DSPM 电机的基本原理永磁双凸极电机中，定、转子均为凸极齿槽结构，铁芯采用
硅钢片叠压而成，定子上装有永久磁钢和集中电枢绕组，转子上无绕组。转子斜槽有一定
角度后，三相绕组反电势逼近正弦电压，有利于减小齿谐波及其产生的不利于电机运行
的转矩脉动，改善电机的运行性能。DSPM 电机作为一种交流电机，为了实现电动运行，
必须具备两个基本条件：（1）要有功率变换器，以控制电流；（2）要有电机转子位置
信号，以使电流跟踪电势的变化而变化。
12/ 8 极 DSPM
电机采用三相桥式逆变电路供电，工作原理如所示。图中： V in 为输
入电压；功率场效应管 A+～C-
组成三相桥式逆变电路， A +
， A-构成 a 相桥臂，与电机
a
相绕组相接； B+
， B-构成 b 相桥臂，与电机 b
相绕组相接； C+
， C-构成 c 相桥臂，
与电机 c 相绕组相接。各相绕组电流的参考正方
向均指向三相公共端 N。电机转子位置检测器由固定在电机壳体的 3 个霍尔位置传感
器和固定在转子上的 8 齿钢盘构成。转子旋转时位置传感器 P A
， P B 和 P C 的输出信号
如所示，每相的信号为 180°方波，三相信号互差 120°，电机正转时，三相位置信号 P
A
， P B 和 P C 及三相反电势 e a
， e b
， e c 的相位关系如所示。
一周期内，三相霍尔位置信号的组合 P A -P B - P C 只可能有 6 种，即 101
， 100，
110
， 010
， 011 和 001.
“
其中， 1”
“
代表高电平， 0”
代表低电平， P A -P B -P C 不会出现 000 或 111 的情况，
否则说明位置信号有误。2DSPM 电机常见故障模式 2. 1 接线故障为便于阐述，电机三相
线分别以 e a
， e b
， e c 表示，三相霍尔信号线分别以 P A
， P B
， P C 表示。e a
， e b
， e
c 与 P A
， P B
， P C 的排列组合共有 36 种，其中连线完全正确的 1 种情况为 e a
， e b
， e
c 与 P A
， P B
， P C
一一对应，对应电机正转。其他可能的错误接线情况如下：（ 1）霍
尔信号连线接错、三相线连线正确（ 5 种）。三相线顺序为 e a
， e b
， e c，三相霍尔线顺
序变化为：P A
， P C
， P B；P B
， P A
， P C；P B
， P C
， P A；
P C
， P A
， P B
； P C
， P B
， P A
；（ 2
）三相线连线接错、霍尔信号连线正确（ 5
种）。三相霍尔线顺序为 P A
， P B
， P C，三相线顺序变化为：e a
， e c
， e b；e b
， e
a
， e c；e b
， e c
， e a；e c
， e a
， e b
； e c
， e b
， e a
；（ 3）霍尔信号连线及三相反
电势连线均接错（ 25 种）。P A
， P C
， P B；P B
， P A
， P C
； P B
， P C
， P A；P C，