基本知识

  • 1.基本概念

    电机是以磁场作为媒介,实现电能与机械能或电能与电能之间的的转换装置。
    永磁直流电动机则是以永久磁场(由铁氧铁、钕铁硼等永磁体提供)作为媒介,将电能转换为机械能的装置。
    任何电机的工作必须具备两个基本条件:磁场与电流。

  • 2.电机分类

    分类方法很多,传统的电机学是按以下方式分类的(如图):
    本厂生产的电机属锶铁氧体永磁有刷直流电动机.

  • 3.基础理论

    电机或电机学是以下面五大定律作为基础的,想对电机的基本原理有个初步认识,必须先了解以下五大定律

    (1) 电磁感应定律(又称法拉第定律)

    运动导体在磁场中切割磁力线会产生感生电动势(电压)
    电动势的方向由右手定则判断,且有E=B•L•V
    E: 电动势 (单位:伏 )
    B: 磁场的磁感应强度(特斯拉=104高斯)
    L: 导体的有效长度(单位:米)
    V: 导体运动速度(单位:米/秒)
    右图中如将导体用导线连接则会产生感生电流 I(如图)

  • (2) 电磁力定律(毕一萨定律)

    通电导体在磁场中会产生电磁力,其方向由左手定则判断,且有以
    下关系(如图):
    F=B*I*L
    F: 电磁力(单位:牛顿)
    I: 导体中的电流(单位:安培)
    B: 磁场的磁感应强度(单位:特斯拉)
    L: 导体有效长度(单位:米)
    左手定则也称电动机法则,右手定则也称发电机法则.

  • (3) 基尔霍夫定律(如左图)

    ΣI=0:对于电路任意节点,流入(或流出)此节点的电流代数和为零(流入等于流出的)
    ΣU=0:对于任一个闭合回路,各段电压的代数和为零。

  • (4) 能量守恒定律

    在质量不变的系统内,能量总是守恒的(形式可以变换)

    (5) 安培全电流定律

    简单地说,通电导体周围会产生磁场,方向由右手螺旋法则判定,且有
    (如图):

    ∮H•dL=∑I=IA+IB+IC+…

    H:磁场强度(安/米), =B/µ

    L:路径 (米)

    I:电流 (安)

  • 4.基本原理

    二极永磁电机
    二片换向器
    二根导体(一匝线圈)简易电枢(转子).
    根据电磁力定律及左手定则,转子逆时针旋转(CCW)
    缺点:存在死点,是最简单的电动机,但不实用(如图)

  • 5.电势、转矩及能量方程
    (1) 电势 (如右图)

    由V=E+2△U+I•r得E=V-2△U-I•r,且有:E=KE•Φ•n(电枢反电势)
    V:电源电压(伏)
    2△U:刷压降(伏)
    I:电枢电流(安)
    r:转子电阻(欧)
    KE:电势常数(无量纲)=Z/60(对于两极电机,Z-导体数)
    Φ:磁通(韦伯)=平均磁密B•极靴(或磁极)宽度•转子有效长度
    n:转速(1/min)

    (2) 力矩

    TE=KT•Φ•I(电磁转矩:牛顿•米)
    KT:转矩系数(无量纲)=Z/2π
    Φ:磁通(韦伯)
    I:电枢电流(安)

    (3) 功率与转矩的关系:

    P≈T•n/97500 P:功率(W)
    T:转矩(克•厘米 g•cm)
    n:转速(1/min)
    如力矩T的单位为“牛顿•米”(N•m) 则P≈T•n/9.55(W)

  • (4) 能量方程(如左图)

    P1=2△U•I + I2 •r + PE
    PE(电磁功率)=P2(输出功率)+PFe(铁损耗)+Pmec(机械损耗)
    P2=P1-2△U•I-I2 •r- PFe-Pmec (W)
    效率 η=﹙P2÷P1﹚×100%
    (PFe +Pmec)又称空载损耗记为P0= PFe +Pmec
    故有PE=P2+P0及电磁力矩TE=T2+T0

  • (5) 能量传递图: (如右图)
  • 6.工作特性 (如右图)

    通常我们所说的直流电机工作特性是指以下四条曲线(直线),即
    n=f(T2) 转速与输出转矩的函数关系;
    I=f(T2) 电流与输出转矩的函数关系;
    η=f(T2) 效率与输出转矩的函数关系;
    P2=f(T2)输出功率与输出转矩的函数关系;

  • (1) I=f(T2)

    I=TE/(KT•Φ)=(T0+T2)/(KT•Φ)=T0/(KT•Φ)+T2/(KT•Φ)=I0+ [1/(KT•Φ) (常量)] •T2 这是个直线方程(如图9),I0是空载电流,当电机堵转时n=0、E=0,根据图6,则堵转电流Ist=(V-2△U)/ r

    (2) n=f(T2)

    E=V-2△U-I•r=KE•Φ•n
    n=(V-2△U-I•r)/(KE•Φ)
    ={V-2△U-[I0+T2/(KT•Φ)] •r}/(KE•Φ)
    =(V-2△U-I0•r)/(KE•Φ)-[ r/(KE•KT•Φ²)]•T2
    =n0-[ r/(KE•KT•Φ²)]•T2
    这也是个直线方程

    (3) P2=f(T2)

    P2≈T2•n/9.55=﹛n0-[r/﹙KE•KT•Φ²) ] •T2﹜•T2/9.55 =n0•T2/9.55-[r/(KE•KT•Φ²)]•(T2) ²/9.55

    P2是一条二次抛物线 (如下图)

  • η=f(T2) = P2/P1
    η是一条曲线(算式繁杂,略!如图11)

  • 7.主要参数分析
    (1) 线圈匝数和线径的变化(其他参数不变)

    根据5.1知,线圈匝数增加则电势常数KE增加,转速n下降,反之则上升;线径增加,则电枢电阻r下降,电枢反电势增加(E=V-2△U-I•r),则转速n上升,反之下降;另外堵转电流与电阻r成反比;受槽满率的影响,匝数和线径的变化是相互制约的,调整时要理清关系。

    (2) 磁通变化(其他参数不变)

    使用高磁密的磁石及加长铁芯长度,都会导致磁通总量Φ的上升,根据5.1和6.2可知,转速n下降,同时n受负载(T2)的影响变小,而所谓特性“变硬”,反之变软。

    (3) 气隙变化

    如图12所示,气隙的磁化曲线
    Φδ=﹣μ0•(Sδ/δ) •Fδ
    Φδ:气隙磁通
    Sδ:气隙面积
    δ:气隙长
    Fδ:气隙磁势(磁压降)
    磁导角:α=tg-1[μ0•(Sδ/δ)],可见气隙δ越大(长),α越小,气隙磁通Φδ越小,在其他参数不变的情况下会导致电机转速上升,反之下降,产生"7.2"所述效果;其实一般电机设计要追求(Φδ•Fδ)最大值。

    (4) 有效体积D2•L

    一般的电机的转矩 正比于D2•L [D:电枢(转子)外径, L:电枢(转子)长度] 电机的功率 正比于D2•L•n

联系我们

  • 广东省深圳市南山区前海路1428号南岗商务大厦13层1304室
  • +86-0755-21677419
  • +86-0755-26470091
  • 邮箱: kinmore@kinmoremotor.cn

证书

  • 已验证厂商

    金茂展已通过第三方认证为直流&减速电机生产制造商。

  • 供应商能力评估:

    金茂展已通过第三方机构的供应商能力审核评估.

  • 金茂展工厂已获ISO14001:2004认证证书.

  • 金茂展工厂已获ISO9001:2008认证证书.

  • 金茂展工厂已获IATF16949认证证书.

©2018.版权所有.深圳市金茂展微电机有限公司 粤ICP备17128224号