机及电机学概念共13

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1、机及电机学概念（ electric machine and electric machine theory concept）电机定义 ：是指依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装 置。电动机也称电机（俗称马达），在电路中用字母“ M （旧标准用“ D）表示。它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。以下介绍的电动机为家用电器或电子产品中使用的小功率电动机，即所 谓的微电机。 编辑本段 电动机的种类1按工作电源分类 根据电动机工作电源的不同，可分为直流电动机和 交流电动机。其中交流电动机还分为单相电动机和三相电动机。2按结构及工作原理分类 电动机按结构及工作原理可分为直

2、流电动机， 异步电动机和同步电动机。同步电动机还可分为永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同布电动 机。错别字！是同步，不是同布 异步电动机可分为感应电动机和交流换向器电动机。感应电动机又分为 三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机等。交流换向器电动机 又分为单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。直流电动机按结构及工作原理可分为无刷直流电动机和有刷直流电动 机。有刷直流电动机可分为永磁直流电动机和电磁直流电动机。电磁直流电动机又分为串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流 电动机。永磁直流电动机又分为稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动 机和铝镍钴永磁直流电动

3、机。3按起动与运行方式分类 电动机按起动与运行方式可分为电容起动式 单相异步电动机、电容运转式单相异步电动机、电容起动运转式单相异步电 动机和分相式单相异步电动机。4按用途分类 电动机按用途可分为驱动用电动机和控制用电动机。驱动用电动机又分为电动工具（包括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、 扩孔等工具）用电动机、家电（包括洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录 音机、录像机、影碟机、吸尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀等）用电动 机及其它通用小型机械设备（包括各种小型机床、小型机械、医疗器械、电 子仪器等）用电动机。控制用电动机又分为步进电动机和伺服电动机等。5按转子的结构分类 电动机按转子的结构可分为

4、笼型感应电动机（旧 标准称为鼠笼型异步电动机）和绕线转子感应电动机（旧标准称为绕线型异 步电动机）。6按运转速度分类 电动机按运转速度可分为高速电动机、 低速电动机、 恒速电动机、调速电动机。低速电动机又分为齿轮减速电动机、电磁减速电动机、力矩电动机和爪 极同步电动机等。调速电动机除可分为有级恒速电动机、无级恒速电动机、有级变速电动 机和无级变速电动机外，还可分为电磁调速电动机、直流调速电动机、 PWM 变频调速电动机和开关磁阻调速电动机。异步电动机的转子转速总是略低于旋转磁场的同步转速。同步电动机的转子转速与负载大小无关而始终保持为同步转速。 编辑本 段 一. 直流电动机直流电动机是依靠直流

5、工作电压运行的电动机，广泛应用于收录机、录 像机、影碟机、电动剃须刀、电吹风、电子表、玩具等。1电磁式直流电动机 电磁式直流电动机由定子磁极、转子（电枢） 、换 向器（俗称整流子） 、电刷、机壳、轴承等构成，电磁式直流电动机的定子磁极（主磁极）由铁心和励磁绕组构成。根据 其励磁（旧标准称为激磁）方式的不同又可分为串励直流电动机、并励直流 电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。因励磁方式不同，定子磁极磁 通（由定子磁极的励磁线圈通电后产生）的规律也不同。串励直流电动机的励磁绕组与转子绕组之间通过电刷和换向器相串联， 励磁电流与电枢电流成正比，定子的磁通量随着励磁电流的增大而增大，转 矩近似与电

6、枢电流的平方成正比，转速随转矩或电流的增加而迅速下降。其 起动转矩可达额定转矩的 5倍以上，短时间过载转矩可达额定转矩的 4倍以上， 转速变化率较大，空载转速甚高（一般不允许其在空载下运行） 。可通过用外 用电阻器与串励绕组串联（或并联） 、或将串励绕组并联换接来实现调速。并励直流电动机的励磁绕组与转子绕组相并联，其励磁电流较恒定，起 动转矩与电枢电流成正比， 起动电流约为额定电流的 2.5 倍左右。 转速则随电 流及转矩的增大而略有下降， 短时过载转矩为额定转矩的 1.5 倍。转速变化率 较小，为 5%15%。可通过消弱磁场的恒功率来调速。他励直流电动机的励磁绕组接到独立的励磁电源供电，其励

7、磁电流也较 恒定，起动转矩与电枢电流成正比。转速变化也为5%15%。可以通过消弱磁场恒功率来提高转速或通过降低转子绕组的电压来使转速降低。复励直流电动机的定子磁极上除有并励绕组外，还装有与转子绕组串联 的串励绕组 （其匝数较少） 。串联绕组产生磁通的方向与主绕组的磁通方向相 同，起动转矩约为额定转矩的 4倍左右，短时间过载转矩为额定转矩的 3.5 倍 左右。转速变化率为 25%30%（与串联绕组有关） 。转速可通过消弱磁场强度 来调整。换向器的换向片使用银铜、镉铜等合金材料，用高强度塑料模压成。 电 刷与换向器滑动接触，为转子绕组提供电枢电流。电磁式直流电动机的电刷 一般采用金属石墨电刷或电化

8、石墨电刷。 转子的铁心采用硅钢片叠压而成， 一般为 12槽，内嵌 12组电枢绕组，各绕组间串联接后，再分别与12片换向片连接。 编辑本段 1永磁式直流电动机永磁式直流电动机也由定子磁极、转子、电刷、外壳等组成，定子磁极 采用永磁体（永久磁钢） ，有铁氧体、铝镍钴、钕铁硼等材料。按其结构形式 可分为圆筒型和瓦块型等几种。录放机中使用的电多数为圆筒型磁体，而电动工具及汽车用电器中使用的电动机多数采用专块型磁体。转子一般采用硅钢片叠压而成，较电磁式直流电动机转子的槽数少。录 放机中使用的小功率电动机多数为 3槽，较高档的为 5槽或 7槽。漆包线绕在转 子铁心的两槽之间 （三槽即有三个绕组） ，其各接

9、头分别焊在换各器的金属片 上。电刷是连接电源与转子绕组的导电部件，具备导电与耐磨两种性能。永 磁电动机的电刷使用单性金属片或金属石墨电刷、电化石墨电刷。录放机中使用的永磁式直流电动机，采用电子稳速电路或离心式稳速装置。 编辑本段 2无刷直流电动机无刷直流电动机是采用半导体开关器件来实现电子换向的，即用电子开 关器件代替传统的接触式换向器和电刷。它具有可靠性高、无换向火花、机 械噪声低等优点，广泛应用于高档录音座、录像机、电子仪器及自动化办公 设备中。无刷直流电动机由永磁体转子、多极绕组定子、位置传感器等组成，如 图18-13 所示。位置传感按转子位置的变化， 沿着一定次序对定子绕组的电流 进行

10、换流（即检测转子磁极相对定子绕组的位置，并在确定的位置处产生位 置传感信号，经信号转换电路处理后去控制功率开关电路，按一定的逻辑关 系进行绕组电流切换） 。定子绕组的工作电压由位置传感器输出控制的电子开 关电路提供。位置传感器有磁敏式、光电式和电磁式三种类型。 采用磁敏式位置传感器的无刷直流电动机，其磁敏传感器件（例如霍尔 元件、磁敏二极管、磁敏诂极管、磁敏电阻器或专用集成电路等）装在定子 组件上，用来检测永磁体、转子旋转时产生的磁场变化。采用光电式位置传感器的无刷直流电动机，在定子组件上按一定位置配 置了光电传感器件，转子上装有遮光板，光源为发光二极管或小灯泡。转子 旋转时，由于遮光板的作用

11、，定子上的光敏元器件将会按一定频率间歇间生 脉冲信号。采用电磁式位置传感器的无刷直流电动机，是在定子组件上安装有电磁传感器部件（例如耦合变压器、接近幵关、L皆振电路等），当永磁体转子位置发生变化时，电磁效应将使电磁传感器产生高频调制信号（其幅值随转子 位置而变化） 。 编辑本段 二. 交流异步电动机交流异步电动机是领先交流电压运行的电动机，广泛应用于电风扇、电 冰箱、洗衣机、空调器、电吹风、吸尘器、油烟机、洗碗机、电动缝纫机、 食品加工机等家用电器及各种电动工具、小型机电设备中。交流电异步电动机分为感应电动机和交流换向器电动机。感应电动机又 分为单相异步电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。电

12、机的转速（定子转速）小于旋转磁场的转速，从而叫为异步电机。它和感应电机基本上是相同的。s=（ns-n）ns 。s为转差率，ns为磁场转速，n为转子转速。基本原理： （1）当三相异步电机接入三相交流电源时， 三相定子绕组流过 三相对称电流产生的三相磁动势（定子旋转磁动势）并产生旋转磁场。（2） 该旋转磁场与转子导体有相对切割运动 , 根据电磁感应原理 , 转子导 体产生感应电动势并产生感应电流。（3）根据电磁力定律，载流的转子导体在磁场中受到电磁力作用，形成 电磁转矩，驱动转子旋转，当电动机轴上带机械负载时，便向外输出机械能。 编辑本段 1单相异步电动机单相异步电动机由定子、转子、轴承、机壳、端

13、盖等构成。定子由机座和带绕组的铁心组成。铁心由硅钢片冲槽叠压而成，槽内嵌 装两套空间互隔 900电角度的主绕组（也称运行绕组）和辅绕组（也称起动绕 组成副绕组）。主绕组接交流电源，辅绕组串接离心幵关 S或起动电容、运行 电容等之后，再接入电源。转子为笼型铸铝转子，它是将铁心叠压后用铝铸入铁心的槽中，并一起 铸出端环，使转子导条短路成鼠笼型。单相异步电动机又分为单相电阻起动异步电动机，单相电容起动异步电 动机、单相电容运转异步电动机和单相双值电容异步电动机。编辑本段 2三相异步电动机三相异步电动机的结构与单相异步电动机相似，其定子铁心槽中嵌装三 相绕组（有单层链式、单层同心式和单层交叉式三种结构

14、） 。定子绕组成接入 三相交流电源后，绕组电流产生的旋转磁场，在转子导体中产生感应电流， 转子在感应电流和气隙旋转磁场的相互作用下，又产生电磁转柜（即异步转 柜），使电动机旋转。编辑本段 3罩极式电动机罩极式电动机是单向交流电动机中最简单的一种，通常采用笼型斜槽铸 铝转子。它根据定子外形结构的不同，又分为凸极式罩极电动机隐极式罩极 电动机。凸极式罩极电动机的定子铁心外形为方形、矩形或圆形的磁场框架，磁 极凸出，每个磁极上均有 1个或多个起辅助作用的短路铜环，即罩极绕组。凸 极磁极上的集中绕组作为主绕组。隐极式罩极电动机的定子铁心与普通单相电动机的铁心相同，其定子绕 组采用分布绕组，主绕组分布于

15、定子槽内，罩极绕组不用短路铜环，而是用 较粗的漆包线绕成分布绕组（串联后自行短路）嵌装在定子槽中（约为总槽 数的1/3 ），起辅助组的作用。主绕组与罩极绕组在空间相距一定的角度。当罩极电动机的主绕组通电后，罩极绕组也会产生感应电流，使定子磁 极被罩极绕组罩住部分的磁通与未罩部分向被罩部分的方向旋转。 编辑本段 4单相串励电动机单相串励电动机的定子由凸极铁心和励磁绕组组成，转子由隐极铁心、 电枢绕组、换向器及转轴等组成。励磁绕组与电枢绕组之间通过电刷和换向 器形成串联回路。图 18-16 是单向串励电动机的结构。单相串励电动机属于交、 直流两用电动机， 它既可以使用交流电源工作， 也可以使用直流

16、电源工作。 编辑本段 三 . 交流同步电动机交流同步电动机是一种恒速驱动电动机，其转子转速与电源频率保持恒 定的比例关系， 被广泛应用于电子仪器仪表、 现代办公设备、 纺织机械等。 编辑本段 1永磁同步电动机永磁同步电动机属于异步启动永磁同步电动机，其磁场系统由一个或多 个永磁体组成，通常是在用铸铝或铜条焊接而成的笼型转子的内部，按所需 的极数装镶有永磁体的磁极。定子结构与异步电动机类似。当定子绕组接通电源后，电动机以异步电动机原理起动动转，加速运转 至同步转速时，由转子永磁磁场和定子磁场产生的同步电磁转矩（由转子永 磁磁场产生的电磁转矩与定子磁场产生的磁阻转矩合成）将转子牵入同步， 电动机进

17、入同步运行。磁阻同步电动机 磁阻同步电动机也称反应式同步电动机， 是利用转子交 轴和直轴磁阻不等而产生磁阻转矩的同步电动机，其定子与异步电动机的定 子结构类似，只是转子结构不同。 编辑本段 2磁阻同步电动机同笼型异步电动机演变来的，为了使电动机能产生异步起动转矩，转子 还设有笼型铸铝绕阻。转子上开设有与定子极数相对应的反应槽（仅有凸极 部分的作用，无励磁绕组和永久磁铁） ，用来产生磁阻同步转矩。根据转子上 反应槽的结构的不同，可分为内反应式转子、外反应式转子和内外反应式转 子，其中，外反应式转子反应槽开地转子外圆，使其直轴与交轴方向气隙不 等。内反应式转子的内部开有沟槽，使交轴方向磁通受阻，磁

18、阻加大。内外 反应式转子结合以上两种转子的结构特点，直轴与交轴差别较大，使电动机 的力能较大。磁阻同步电动机也分为单相电容运转式、单相电容起动式、单 相双值电容式等多种类型。 编辑本段 3磁滞同步电动机磁滞同步电动机是利用磁滞材料产生磁滞转矩而工作的同步电动机。它分为内转子式磁滞同步电动机、外转子式磁滞同步电动机和单相罩极式磁滞 同步电动机。内转子式磁滞同步电动机的转子结构为隐极式，外观为光滑的圆柱体， 转子上无绕组，但铁心外圆上有用磁滞材料制成的环状有效层。定子绕组接通电源后，产生的旋转磁场使磁滞转子产生异步转矩而起动 旋转，随后自行牵入同步运转状态。在电动机异步运行时，定子旋转磁场以 转差

19、频率反复地磁化转子；在同步运行时，转子上的磁滞材料被磁化而出现 了永磁磁极，从而产生同步转矩。软启动器采用三相反并联晶闸管作为调压器，将其接入电源和电动机定 子之间。这种电路如三相全控桥式整流电路。使用软启动器启动电动机时， 晶闸管的输出电压逐渐增加，电动机逐渐加速，直到晶闸管全导通，电动机 工作在额定电压的机械特性上，实现平滑启动，降低启动电流，避免启动过 流跳闸。待电机达到额定转数时，启动过程结束，软启动器自动用旁路接触 器取代已完成任务的晶闸管，为电动机正常运转提供额定电压，以降低晶闸 管的热损耗，延长软启动器的使用寿命，提高其工作效率，又使电网避免了 谐波污染。软启动器同时还提供软停车

20、功能，软停车与软启动过程相反，电 压逐渐降低，转数逐渐下降到零，避免自由停车引起的转矩冲击。直流电机的工作原理一. 直流电机的物理模型图解释第 10 页缢组线圈4S第 12 页这是分析直流电机的物理模型图。其中，固定部分有磁铁，这里称作主磁极；固定部分还有电刷。转动部分有环形铁心和绕在环形铁心上的绕组。（其中2个小圆圈是为了方便表示该位置上的导体电势或电流的 方向而设置的）上图表示一台最简单的两极直流电机模型，它的固定部分（定子）上，装设了一对直流励磁的静止的主磁极 N和S,在旋转部分（转子）上装设电枢铁心。定子与转子之间 有一气隙。在电枢铁心上放置了由A和X两根导体连成的电枢线圈， 线圈的首

21、端和末端分 别连到两个圆弧形的铜片上，此铜片称为换向片。换向片之间互相绝缘，由换向片构成 的整体称为换向器。换向器固定在转轴上，换向片与转轴之间亦互相绝缘。 在换向片上 放置着一对固定不动的电刷 B1和B2,当电枢旋转时，电枢线圈通过换向片和电刷与外电路接通。二. 直流发电机的工作原理直流发电机的原理图直流发电机是机械能转换为直流电能的电气设备。如何转换？分以下步骤说明：设原动机拖动转子以每分转n转转动；电机内部的固定部分要有磁场。 这个磁场可以是如图示的磁铁也可以是磁极铁心上 绕套线圈，再通过直流电产生磁场。其中 I f 称之为励磁电流。这种线圈每个磁极上有 一个，也就是，电机有几个磁极就有几个励磁线圈，这几个线圈串联（或并联）起来就 构成了励磁绕组。 这里要注意各线圈通过电流的方向不可出错。 在以上条件下环外导体 将感应电势，其大小与磁通密度 B 、导体的有效长度 l 和导体切割磁场速度 v 三者 的乘积成正比，其方向用右手定则判断。但是要注意某一根转子导体的电势性质是交流电。 而经电刷输出的电动势确是直流 电了。这便是直流发电机的工作原理。希望以上资料对你有所帮助，附励志名言 3 条：1 、世事忙忙如水流，休将名利挂心头。粗茶淡饭随缘过，富贵荣华莫强求。2、“我欲”是贫穷的标志。事能常足，心常惬，人到无求品自高。3、人生至恶是善谈人过；人生至愚恶闻己过。