电机构造工作原理.ppt

电机的基本功能与分类电机的基本原理电机的基本结构 前言 电机是以磁场为媒介进行机械和电能互相转换的电磁装置 把电能转换为机械能的称电机 相反则为发电机 电机分类的方法众多 通常按照以下几种类型来划分 1 从能量角度划分 为发电机 电动机 变压器 2 从电流角度划分 直流电机和交流电机 交流电机包括变压器 异步电机和同步电机 n 60f p单位为r min 它是取决与电频率f和电机磁极对数p的一个常数 凡是电机转数等于n的称为同步电机 不等于n的称为异步电机或者感应电机 没有固定n的为直流电机 3 从运动方式划分 旋转电机 直线电机 静止电机 即变压器 4 从使用场合还可划分为潜水电机 防暴电机 航空电机等 电机的基本原理 电机是通过电磁感应原理来实现能量转换的 因此 电和磁是构成电机的两大要素 电在电机中主要是以路的形式出现 即由导体 线圈 绕组构成电机的电路 磁在电机中则是以场的形式存在的 一般工程分析计算时 为了方便 常将磁场简化为磁路 1 1电机的工作原理 直流电机可作为发电机运行 也可作为电动机运行 这就是电机的可逆原理其基本结构与直流发电完全相同 如FM 70K3 LE CF 将两个电刷加上直流电源 即如下图所示时 则有直流电流从电刷A流入 经过线圈abcd 从电刷B流出 根据电磁力定律 载流导体ab和cd受到电磁力的作用 其方向可由左手定则判定两段导体受到的力形成一个转矩 使得转子逆时针转动 当电枢转过90 时 两个线圈边均处于磁通密度B 0的位置 线圈中就没有电流流过 转矩便消失 由于机械惯性的作用 使电枢冲过一个角度 这时线圈中又有电流通过 其流通途径为通过电刷A 换向片2 线圈边dc和ab 最后经换向片1及电刷B到达电源的负极 1 2电机的工作原理图 旋转电枢式的直流电机电枢旋转 磁极固定 带有换向器 通过换向片 电刷1总与位于N极下的导体相连 极性为正电刷2与位于S极下的导体相连 极性为负 1 3左手定则 左手定则亦称 电动机定则 它是确定通电导体在外磁场中受力方向的定则 其方法是 伸开左手 使拇指与其余四指垂直 并都与手掌在同一平面上 设想将左手放入磁场中 使磁力线垂直地进入手心 其余四指指向电流方向 这时拇指所指的方向就是磁场对电流作用力的方向 2 4电磁力 载流导体位于磁场中时 导体上受到力Fe 直流电机的励磁方式 2 1电机的构造 电动机结构主要包括两部分 定子和转子 电机的固定不动部分称为定子 定子一般是由定子铁芯 定子绕组 机座 电刷装置等组成 电机的旋转部分称为转子 转子是由转子铁芯 转子绕组 换向器 轴承 风扇和转轴等组成 直流电机的基本构造 直流电机的基本构造 1 2电机的构造图 大壳 首先 大壳为什么选用铁制品的 而不用塑胶的呢 因为铁导磁率大 而且利于散热 材质 大部分都是用冷轧钢板 冷轧薄钢板是普通碳素结构钢冷轧板的简称 俗称冷板 它是由普通碳素结构钢热轧钢带 经过进一步冷轧制成厚度小于4mm的钢板 由于在常温下轧制 不产生氧化铁皮 因此 冷板表面质量好 尺寸精度高 再加之退火处理 其机械性能和工艺性能都优于热轧薄钢板 在许多领域里 特别是家电制造领域 已逐渐用它取代热轧薄钢板 首先 大壳为什么选用铁制品的 而不用塑胶的呢 因为铁导磁率大 而且利于散热 材质 大部分都是用冷轧钢板 冷轧薄钢板是普通碳素结构钢冷轧板的简称 俗称冷板 它是由普通碳素结构钢热轧钢带 经过进一步冷轧制成厚度小于4mm的钢板 由于在常温下轧制 不产生氧化铁皮 因此 冷板表面质量好 尺寸精度高 再加之退火处理 其机械性能和工艺性能都优于热轧薄钢板 在许多领域里 特别是家电制造领域 已逐渐用它取代热轧薄钢板 日本冷轧碳素薄钢板适用牌号 SPCC SPCD SPCE符号 S 钢 Steel P 板 Plate C 冷轧 cold 第四位C 普通级 common D 冲压级 Draw E 深冲级 Elongation 热处理状态 A 退火 S 退火 平整 8 1 8 的硬质 4 1 4 的硬质 2 1 2 的硬质 1 硬质 日本电镀锌薄钢板适用牌号 SECC 原板SPCC SECD 原板SPCD SECE 原板SPCE 锌层代号 E8 E16 E24 E32符号 S 钢 Steel E 电镀 Electrodeposition C 冷轧 Cold 第四位C 普通级 common D 冲压级 Draw E 深冲级 Elongation 锌层代号 E 电镀锌层 8 16 24 32表示锌附着量 单位为g m2 镀层厚度 单面 1 4 4 2 7 0 表面处理代号 C 铬酸系处理 O 涂油 P 磷酸系处理 S 铬酸系处理 涂油 Q 磷酸系处理 涂油 M 不处理 标记 产品名称 钢板或钢带 本产品标准号 牌号 表面处理类别 锌层代号 规格及尺寸 外形精度 磁石 磁石的分类 大致可分位铁氧体和钕铁硼两种 如何衡量磁性能的高低 主要有三个参量 剩磁Br ResidualInduction 单位Gauss 是衡量磁体对外所能提供磁场强弱的参量 矫顽力Hc CoerciveForce 单位Oersteds 是衡量抗退磁能力的参量 磁能积BHmax 单位Gauss Oersteds 是表征所能存储能量多少的一个物理量 铁氧体磁石特点 采用粉末冶金方法生产 剩磁较低 回复磁导磁率小 矫顽力较大 抗去磁能力较强 特别适宜于用作动态工作条件的磁路结构 材质硬且脆 可以金刚砂工具进行切割加工 主要原材料是氧化物 四氧化三铁 故不易腐蚀 工作温度 40 至 200 钕铁硼磁石特点 采用粉末冶金方法生产 剩磁较高 矫顽力较大 体积小 相对较脆 价格高 胶底盖 胶底盖大多是塑胶成型 也有部分大马达底盖用铝合金和锌合金的 塑胶成型的大多选用尼龙 PBT ABS等为材料 选用的根据主要从使用的物理性能 化学性能 电气性能以及价格方面考虑决定的 个别是客户指定 电刷 碳精 关于碳刷的种类 大致可分为以下几种 铜石墨材料 树脂粘结材料 电化石墨材料 天然石墨材料 电刷是起导通 即电流传输的功能 应具备以下三种要求 1 其材料应具备在整流子换向时提供润滑以及电流传输功能 2 能在电刷寿命与整流子或滑环状况方面取得一种平衡 3 在大多数情况下能够形成平滑以及连续的氧化膜 电刷四项物理性能 1 电阻率 2 抗折强度 3 肖氏硬度 4 密度1 电阻率 电阻率越高 对火花压制越有利 电压降会增加 电机的效率会下降 同时 炭刷的温升会增加 有可能会导致炭刷胀死在刷架中 2 抗折强度 抗折强度越高 炭刷越耐磨 3 硬度 硬度越高 炭刷越耐磨 噪音会增大 同时对换向器的磨损也会增加 4 密度 密度对炭刷性能的影响最小 定性地讲 密度越高 炭刷越耐磨 综合来讲 电阻率和抗折强度对炭刷的性能起着决定性作用 这四个参数是相互作用的 它们的影响作用如下 密度 硬度 电阻率 抗折强度 密度 硬度 电阻率 抗折强度 弹簧弹力与电刷的机械磨损和电气磨损关系如下 弹簧弹力 机械磨损 电气磨损 弹簧弹力 机械磨损 电气磨损 杯士 马达使用的杯士主要有粉末冶金烧结杯士和滚珠杯士 选用何种杯士主要是根据客户的要求 实际应用场合以及单价方面考虑决定的 相对来说烧结杯士的单价要比滚珠杯士便宜得多 但是径向如果受负荷大的话就得用滚珠杯士 然而烧结杯士的选用要比滚珠杯士选用较为复杂 因为滚珠杯士是系列化的标准品 而烧结杯士大多是根据自己要求指定的 选用时不仅要考虑承受的面压 PV值以及含油种类等 电器元件 电容 磁介电容 纸介电容 电解电容 电感 变阻器 国内叫压敏电阻 电阻 PTC 国内叫热敏电阻 恒温器 温度管等 磁介电容 阻直流 通交流 纸介电容 稳定电压 消减电磁杂波 电解电容 稳定电压 电感 消除电磁杂波 形象的说是通直流 阻交流 主要在低频起作用 变阻器 稳定电压 吸收电磁杂波 减少火花 电阻 限制电刷的作用 PTC 恒温器 温度管 都是保护回路的作用 但三者使用又有区别 铜头 换向器 1 换向