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串激电机技术讲座 1 第一节 电机常识 电 机：机械能与电能相互转换的一种器械 按能源转换方式分： 电动机：电能转换成机械能 发电机：把机械能转换电能 按电源分： 直流电机：电流大小恒定 交流电机：电流按一定频率(50Hz/60Hz)交变 按功率大小分： 大型电机： 中小型电机： 微电机：中心高小于90mm或1500r/min时的折算功率小于1.1KW. 按应用领域分： 驱动电机 控制电机 1.1 电机分类 2 1.2 常见电机 l异步电机 结构简单可靠、用途最为广泛，调速性能差。 三相交流异步电动机 （广泛地应用在工业设备上，如机床、矿山机械、中央空调等） 单相交流异步电动机（广泛地应用家用电器上，风扇、冰箱、油 烟机等） l同步电机 转速与频率之间有严格的关系 n=60f /p，故谓这同步 。 （主要用于发电机，现代工农业生产所需电能几乎都是有同步发电 机 发出的） l直流电机 良好的调速性能差，但有电刷的机械磨损 电磁式直流电动机(功率较大，用于轧钢机械、纺织机械等) 永磁式直流电动机（功率较小，用于汽车、小家电） l串激电机 启动力矩大，转速与电源频率无关 （电力机车、电动工具、小家电） 3 1.3 串激电动机 l串激电动机特点 1）可交流、直流两用； 2）转速高，一般800035000转/分； 3）调速方便（调压调速），且转速与电源频率无关； 4）启动转矩大，46倍额定转矩； 5）机械特牲较软，过载能力强； 6）体积小，用料省； 7）不足：碳刷和换向器有磨损、换向火花、电磁干扰等 l主要用途 1）电动工具（电钻、角磨、电锯、砂光机、电刨） 2）园林工具（割草机、修枝剪、电链锯） 3）医疗器械（牙床机） 4）家用电器（吸尘器、电吹风、榨汁机、滚筒洗衣机） Series Motor / Universal Series Motor / Universal MotorMotor 4 1.4 串激电机等值电路 l定子线圈与转子线圈在电路上是串联 l换向器的换流作用，不论工作在交流电的正半波、负半波或是恒定直 流电，其电磁转矩方向是一致的。 l这正是串激电动机可以交流、直流两用的原因 lIf = 2*Ia 5 1.5 如何改变一台串激电机的转向？ l改变定子线圈接线方式，碳刷线与电源线对调 l一对碳刷线对调 l改变转子线绕线方式 l对调电源线进线无效果 6 l机械特性即负载与转速的关系改变转子线绕线方式 l串激电动机的机械特性较软，即随着机械负载的增加，转速迅速下降 1.6串激电动机的机械性有什么特点？ 7 1.7换向火花形成原因 l机械性火花： 1)转子平衡不好或装配不好，造成转子振动 2)换向器偏心、圆度差、光洁度不好 3)弹簧压力不合适 4)碳刷与换向器接触不好 5)碳刷与刷盒配合不好 6)碳刷材料不合适 l电磁性火花： 1) 换向火花（换向线圈的电流突变，电磁能释放） 2) 电位差火花（换向器片间电压过高） l化学火花： 1) 换向器表面氧化层（主要是氧化亚铜和碳素薄膜），这层氧化层在运转 中被不断地磨损和加厚 8 1.8 转子电阻 l转子电路由24个小线圈串联而成； l一个线圈头、另一个线圈尾、 换向片三者相联结； l换向器的铜片与铜片之间以云母片绝缘， 但之间却是被1个线圈所短接； l片间电阻：1个线圈与23个线圈并联电阻； l对角电阻：12个线圈与12个线圈并联电阻； lRb=R180*4*(K-1)/K2 9 1.9 串激电机结构 l机械结构：定子、转子、轴承、前后支架、碳刷 l材料： 导电材料：漆包线、换向器、碳刷、引接线 导磁材料：硅钢片、钢外壳 绝缘材料：绝缘纸、槽楔片、绝缘漆、套管、端板 支撑材料：轴、轴承、前后支架 10 第二节 绕组基本原理 2.1 换向器式电机绕组分类 1）单叠： 同一极下的线圈串联成一条支路 电枢支路数 = 电机的极数， 每一个线圈的的头和尾连接在两个相邻的换向片上 2）单波： 所有N极下的线圈串联成一条支路，S极下的线圈串联成另一条支路， 电枢支路数 = 2 线圈的头和尾相隔一些换向片 （2极电机所连接的换向片是相邻的） 3）复叠 4）复波 5）混合 11 2.2 单叠绕组 l这些绕组的主要区别在于：从电刷端看进去，电枢绕组形成了不同数 目的并联支路数 l生产实践中大多数采用单叠或单波绕组 l在小型换向器式电机上几乎都是采用单叠绕组 Y1: 第一节距，即一个线圈的两个有效边之间的跨距 Y2: 第二节距，即前一个线圈的次边到后一线圈的首边之间的跨距 Y: 合成节距，两上相邻线圈的首边之间的跨距 YK:每一个线圈首端与尾端所联结的两个换向片之间的跨距 12 2.3 单波绕组 13 2.4 生产中实用的绕线图 左飞叉：红线 右飞叉：绿线 红线头与绿线尾绕在同一钩子上 这组红色圈与换向器连接关系（偏移） ，适用于任意槽内的一组线圈。 起始钩 换向器 铁芯 钩对槽 Z=12 槽数 U=2 虚槽数 K=Z*U=24 换向片数 14 2.5 寻找起钩？ l图纸的起钩究竟在转子的什么位置？ l若以第一组所绕线圈为例，上图的起钩即绕线的第一个挂钩； l若以转子最后一槽线圈为例，上图的起钩对应于倒数第三钩。 l若以转子下一个虚拟线圈为例，上图的起钩对应于转子尾钩。 结论：任意一槽的线圈都有一个起始钩，12槽就有12个起始钩。 图纸上的起始钩 每一槽的起始钩 15 寻找尾钩？ 任意一槽的线圈都有一个尾钩，12槽就有12个尾钩。 （图纸上的起始钩 每一槽的起始钩） 图纸上的尾钩 每一槽的尾钩 U=1，顺着叠绕方向，每二钩 U=2，顺着叠绕方向，第三钩 16 2.6 怎么观察偏钩？-图纸 l寻找图纸上的尾钩（第23钩） l以线圈所在的槽与尾钩来比较，一般以靠近尾钩的槽。 l常规绕线：本槽比每三钩（1槽2钩） 顺叠绕方向的第三钩 本槽比每二钩（ 1槽1钩） 17 留底绕线：本槽比起钩（绝对是1槽2钩） 18 怎么观察偏钩？-转子 l一般以最后一槽线圈来作比较 l尾钩（双钩线） l以靠近尾钩的一槽来与尾钩比较，偏几钩？ l这一槽这一钩一定要是同一飞叉上的漆包线 此槽对此钩，彼槽对彼钩 结论：比槽、比尾钩 19 2.7 判定依据? l槽、钩数，槽、钩对齐情况 l（左、右）偏几钩 l叠绕方向（右叠绕、左叠绕） l尾线有无绕过180挂钩 l留底与否 20 2.8 绕线机参数计算 三门巨力绕线机 l1次移位挂钩 上一个虚拟线圈中心线到起钩所跨过的换向片数：A l1次移位绕线 起钩到线圈中心线所跨过的换向片数：B （根据下表，A，B值只要算出一个即可） XMJ绕线机 起钩数：起钩到线圈中心线所跨过的换向片数：B l以下列表及实例基于两种前提 1）飞叉顺时针绕线（从转子外表观察） 2）转子顺时针移位（从出轴端观察） 换向器端朝上 ，向右数钩 21 AB速算表(三门巨力绕线机) 右叠绕 左叠绕 Z=12 K=24 常规 留底 常规 留底 1 次移位挂勾 A A+B=26 A+B=24 A+B=22 A+B=24 1 次移位绕线 B B+C=25 B+C=25 B+C=23 B+C=23 2 次移位挂勾 C C+D=24 C+D=26 C+D=24 C+D=22 2 次移位绕线 D 3 次移位挂勾 A Z=12 K=12 常规 常规 1 次移位挂勾 A A+B=K+1=13 A+B=K-1=11 1 次移位绕线 B 2 次移位挂勾 A 2 次移位绕线 B 3 次移位挂勾 A XMJ绕线机起钩位：B XMJ 更简单 22 例1 23 例2 24 例3 25 例4 26 例5 27 例6 28 2.9 几个问题的补充 l转子线圈的叠绕方向、尾线是否绕过180挂钩，影响电机工作转向，但 并不能决定电机工作转向。 1) 12槽24钩，0.50*10T，每槽有多少根漆包线？ 2)为什么转子只有10