直流电动机的模型

并励直流电动机【有硬的机械特性】、转速随负载变化小、磁通为一常值，转矩随电枢电流成正比变化，相同情况下，【起动转矩比串励电动机小】，【适用于转速要求稳定，而对起动转矩无特别要求的负载】。

串励直流电动机【有软的机械特性】、转速随负载变化较大、负载轻转速快、负载重转速慢、转矩近似与电枢电流的平方成正比变化，【起动转矩比并励电动机大】 ，【适用于要求起动转矩特别大，而对转速的稳定无要求的运输拖动机械】。

汽车上采用串励直流电动机，它具有以下特点。

①启动转矩大。串励式直流电动机的电磁转矩在磁路未饱和时与电枢电流的平方成正比。在启动瞬间，由于启动机的阻力矩很大，启动机处于完全制动的情况下，转速为0，因电枢反应引起的反电动势也为0，此时电枢电流达到最大值，产生最大转矩，从而使发动机易于启动。

②轻载转速高，重载转速低。

还有一个优点就是采购成本低.当然缺点也有,比如噪音大,转速小,有刷电机还要定期更换碳刷

直流电机按照励磁种类可以分为：串励，并励，复励和他励。串励只是直流电机其中的一种励磁方式而已。他的结构就是励磁回路和电枢回路相串联，励磁电流和电枢电流相同。

定义

定义输出或输入为直流电能的旋转电机，称为直流电机，它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。当它作电动机运行时是直流电动机，将电能转换为机械能；作发电机运行时是直流发电机，将机械能转换为电能。

直流电机的结构

由直流电动机和发电机工作原理示意图可以看到，直流电机的结构应由定子和转子两大部分组成。直流电机运行时静止不动的部分称为定子，定子的主要作用是产生磁场，由机座、主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装置等组成。运行时转动的部分称为转子，其主要作用是产生电磁转矩和感应电动势，是直流电机进行能量转换的枢纽，所以通常又称为电枢，由转轴、电枢铁心、电枢绕组、换向器和风扇等组成。

1. 定子

（1）主磁极

主磁极的作用是产生气隙磁场。主磁极由主磁极铁心和励磁绕组两部分组成。铁心一般用0.5mm～1.5mm厚的硅钢板冲片叠压铆紧而成，分为极身和极靴两部分，上面套励磁绕组的部分称为极身，下面扩宽的部分称为极靴，极靴宽于极身，既可以调整气隙中磁场的分布，又便于固定励磁绕组。励磁绕组用绝缘铜线绕制而成，套在主磁极铁心上。整个主磁极用螺钉固定在机座上，

直流发电机直流电动机的工作原理和结构

直流电机工作原理和结构

一、直流电机工作原理

* 直流发电机的工作原理

* 直流电动机的工作原理

* 电机的可逆运行原理

两个定理与两个定则

1、电磁感应定理 在磁场中运动的导体将会感应电势，若磁场、导体和导体的运动方向三者互相垂直，则作用导体中感应的电势大小为：

e = B·l·v

符 号

物理 量

单位

B

磁场的磁感应强

度 Wb/m2

v

导体运动速

度

米/秒

l

导体有效长 度

m

e

感应电

势

V

电势的方向用右手定则 2.电磁力定律 载流导体在磁场中将会受到力的作用，若磁场与载流导体互相垂直 (见下图)，作用在导体上的电磁力大小为：f = B·l·i

电机数学模型

以二相导通星形三相六状态为例，分析 BLDC的数学模型及电磁转矩等特 性。为了便于分析，假定：

a)三相绕组完全对称，气隙磁场为方波，定子电流、转子磁场分布皆对称;

b)忽略齿槽、换相过程和电枢反应等的影响;

C)电枢绕组在定子内表面均匀连续分布;

⅛tJ ⅛∙堵为定子相绕组电动势(V); L为每相绕组的自感(H) ； M为每相绕组间的

互感(H) ； P为微分算子P=d/dt。

三相绕组为星形连接，且没有中线，则有

ia + ⅛ + ic=O

Mia+Mib+Mir =O

得到最终电压方程：

Ui r O O If-M O O e√

⅛ = O r O + O L-M O P ⅛ + eb

Λ O r. .Q O L-M θc. 图•无刷直流电机的等效电路

无刷直流电机的电磁转矩方程与普通直流电动机相似， 其电磁转矩大小与磁 通和电流幅值成正比 ⅛ -e√ M P Jb + ≡t

L- *

-* 1*

-

(1)

—I：为定子相绕组电流(A)； d)磁路不饱和，不计涡流和磁滞损耗

式中：=.鬲乩为定子相绕组电压(V)；

Tβ=[eli1+eb⅛+⅛]^

所以控制逆变器输出方波电流的幅值即可以控制 BLDC电机的转矩。为产 生恒定的电磁转矩，要求定子电流为方波，反电动势为梯形波，且在每半个周期 内，方波电流的持续时间为120°电角度，梯形波反电动势的平顶部分也为120° 电角度，两者应严格同步。由于在任何时刻，定子只有两相导通，贝U：

电磁功率可表示为：

电磁转矩又可表示为：

无刷直流电机的运动方程为：

血 (8)

其中I为电磁转矩； 为负载转矩；B为阻尼系数；起为电机机械转速；J

为电机的转动惯量。

传递函数：

无刷直流电机的运行特性和传统直流电机基本相同， 其动态结构图可以采用直流

电机通用的动态结构图，如图所示：

图2.无刷直流电机动态结构图

1 四、安装直流电动机模型

【学习目标】

1、学会安装直流电动机模型，进一步了解直流电动机的构造和工作原理；

2、知道如何改变直流电动机转动的方向和转动的速度；

3、会对一些常见的故障进行分析，并能排除基本故障。

【学习过程】

一、自主学习

1、直流电动机的工作原理：

2、直流电动机的能量转化：

二、合作探究

（一）观察直流电动机的模型，认识直流电动机的构造。

对照图认识直流电动机模型的蹄形磁体、线圈、换向器、电刷等组成部分。

（二）演示组装直流电动机的模型。

（三）运行与观察：

1.阅读说明书，对照图进行组装。

2.运行：把电动机、变阻器、电源、开关串联起来，接通电路，观察线圈的转动情况。

画出电路图：

（1）直流电动机线圈的转动方向与 、 有关。

（2）直流电动机线圈的转动速度与

、 有关。

（四）常见简单故障

直流电动机的线圈不转的原因：

① ，排除故障的措施是 ；

② ，排除故障的措施是 ；

③ ，排除故障的措施是 ；

④ ，排除故障的措施是 。

〖要点归纳〗

1.组装前要认真阅读说明书，观察零件原来摆放情况，结束后照原样放好。注意小组的团结与合作。