电机构造工作原理

n 电 机 的 基 本 功 能 与 分 类n 电 机 的 基 本 原 理n 电 机 的 基 本 结 构 前 言n 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 。n 把 电 能 转 换 为 机 械 能 的 称 电 机 ， 相 反 则 为 发 电 机 。n 电 机 分 类 的 方 法 众 多 ， 通 常 按 照 以 下 几 种 类 型 来 划 分 ：n 1.从 能 量 角 度 划 分 ： 为 发 电 机 、 电 动 机 、 变 压 器 。n 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 ） 。 n 3.从 运 动 方 式 划 分 ： 旋 转 电 机 、 直 线 电 机 、 静 止 电 机 （ 即 变 压器 ） 。n 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n 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 。n 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 。n 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n 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)。n 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 。n 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 磁 极 定 子电 枢 线 圈 转 子旋 转换 向 片静 止电 刷 n 旋 转 电 枢 式 的 直 流 电 机n 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n 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 n 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n 电 动 机 结 构 主 要 包 括 两 部 分 ： 定 子 和 转 子 。n 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 。n 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 造风 扇 机 座铁 心 和 绕 组 主 磁 极 电 刷 换 向 器 接 线 板接 线 盒励 磁 绕 组端 盖 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 。n 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 。 n 日 本 冷 轧 碳 素 薄 钢 板 n 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）n 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 。n 日 本 电 镀 锌 薄 钢 板n 适 用 牌 号 ： SECC（ 原 板 SPCC） 、 SECD（ 原 板 SPCD） 、 SECE（ 原 板 SPCE） 锌 层 代 号 ： E8、 E16、E24、 E32n 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） 。n 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。 n 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 。n 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n 磁 石 的 分 类 ： 大 致 可 分 位 铁 氧 体 和 钕 铁 硼 两 种 。n 如 何 衡 量 磁 性 能 的 高 低 ？ 主 要 有 三 个 参 量 ： 剩 磁 Br（ Residual Induction） ,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（ Coercive Force） ， 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 。 n 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 n 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n 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 。 n 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 。n 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 n 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n 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 。n 磁 介 电 容 ： 阻 直 流 ， 通 交 流 。n 纸 介 电 容 ： 稳 定 电 压 ， 消 减 电 磁 杂 波 。n 电 解 电 容 ： 稳 定 电 压 。n 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 。n 变 阻 器 ： 稳 定 电 压 ， 吸 收 电 磁 杂 波 、 减 少 火 花 。 n 电 阻 ： 限 制 电 刷 的 作 用 。n 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 器 的 功 用 及 要 求 :2. 换 向 器 材 料3. 换 向 器 的 结 构 :4. 换 向 器 设 计 的 其 它 考 虑 因 素 :5. 换 向 器 的 检 验 :6. 换 向 器 的 安 装 及 运 转 要 求 :7. 供 货 商 所 作 换 向 器 质 量 测 试 : 芯 片n 芯 片 都 是 用 硅 素 钢 板 制 作 的 。 使 用 的 JIS牌 号 有 H-9、 H-12、 H-18、 H-23、 H-30。 牌 号 的 不 同 主 要 是 代 表 铁 损 的 大 小和 含 硅 量 的 大 小 。 含 硅 量 大 的 铁 损 就 小 ，马 达 发 热 也 就 小 。 结 束 谢 谢 大 家 ！