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直流电机的分类:直流有刷电机 无刷电机 永磁电动机

直流电机 时间:2021-06-10 17:25:43| 浏览:

直流电机的分类:直流有刷电机 无刷电机 永磁电动机 >> 将直流电能转换为机械能的转动装置。电机定子提供磁场,直流电源向转子的绕组提供电流,换向器使转子电流与磁场产生的转矩保持方向不变。根据是否是否配置有常用的电刷-换向器...

直流电机的分类:直流有刷电机 无刷电机 永磁电动机

直流电机

直流电机的分类:直流有刷电机 无刷电机 永磁电动机

  将直流电能转换为机械能的转动装置。电机定子提供磁场,直流电源向转子的绕组提供电流,换向器使转子电流与磁场产生的转矩保持方向不变。根据是否是否配置有常用的电刷-换向器可以将直流电机分为两类,包括有刷直流电机和无刷直流电机。

  直流有刷电机

  直流有刷电机利用内部的换相器(整流子)、定子磁铁(永久磁铁或是电磁铁)及旋转的电磁铁,利用直流电源来产生力矩。

  直流有刷电机的好处是初期成本低,高可靠度,控制电机速度的方式简单。缺点是高强度使用下的高维护成本以及低生命周期。维护包括定期更换整流子上导电的碳刷以及弹簧,也需要清洁或更换整流子。这些设备是将外部电源传送到电机内部必要的零组件。

  碳刷一般是用碳或是石墨所制,有时会加入铜粉以增加导电性。在使用时,软的碳刷材料会磨损,以符合整流子的半径,而且会继续磨损。碳刷架有弹簧,在碳刷变短时仍维持其压强。若碳刷承载的电流超过一安培或二安培,会有飞线放在电刷中,并且和电机端子连接。非常小功率的电机会用金属电刷架上的滑动接触来传导电刷上的电流,或是用接触弹簧压在电刷末端。若是非常小功率,短寿命的电机(例如玩具中的电机),会用与换向器接触的折叠金属带来当作电刷。

  直流无刷电机

  典型的直流无刷电机会在转子上放永久磁铁,配置定子上的电磁铁使转子旋转。电机控制器会将直流电转换为交流电。这种电机在机械设计上比较简单,不用考虑将外部电源传递到转子的机构。电机控制器可以用霍尔效应感测器或是类似元件感测转子角度,来调整电流时序及相位,以达到力矩最大化、能量转换、速度控制,甚至部分的刹车机能。也有些电机控制器没有位置感测器(sensorless),利用电流量测以及电机的相关参数来推算转子的转速。无刷电机的优点包括寿命长,几乎不需要保养,以及其高效率。其缺点是初期成本高、电机速度控制器复杂等。有些无刷电机会称为“同步电机”,不过此“同步”的意思是转子的转速和定子上交流电对应的机械转速相同(若是感应电机,转子转速和定子上交流电对应的机械转速之间会存在滑差),不是转子转速和交流电源对应的机械转速同步。

  无整流子的电机

  有些直流电机不需要整流子。

  单极电机:单极电机有一个沿着旋转轴的磁场,以及一个在同一点,但和磁场不平行的电流。“单极”是指其中没有极性的变化。单极电机的线圈只允许一圈,因此其电压很低,这也限制此电机在实务上的应用。

  滚珠轴承电机:滚珠轴承电机是一种特殊的电机,其中包括二个滚珠轴承,轴承内圈接在共同的的导电衬套上,轴承外圈接在大电流的低压电源上。另一种架构是外圈在金属管内,内圈在一个不导电的轴上。滚珠轴承电机的好处是轴会以类似飞轮的形式旋转,滚珠轴承电机需要外力辅助才能开始旋转,旋转方向会依照一开始时的旋转方向而定。

  永磁电机

  永磁电机没有定子的场绕组,是用永久磁铁来产生磁场,和转子的磁场交互动作来产生力矩。大电机也可能有和电枢串联的补偿场绕组,以改善在有载时的换流。因为其磁场为定值,无法用来进行速度控制。永磁定子的电机可以减少场绕组的热能消耗,常用在电机小型化上。大部分大型的直流电机属于有定子绕组的dynamo型。永磁电机无法在拆解时维持其高磁通的状态。若要有高磁通,场绕组会是比较实用的作法。不过大型的永磁电机很贵,在组装时较危险,难度也比较高,大电机使用定子场绕组的还是比较多。

  为了减少整体的体积以及重量,小型化的永磁电机会用钕或是其他策略性材料,多半会使用钕铁硼磁铁。大功率的永磁电机磁通密度较高,和完全最佳化设计的单馈同步电机或感应电机相比,至少有相近的竞争力。


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  • 直流电机的结构应由定子和转子两大部分组成
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  • 工业是指采掘自然资源和对工业原料及农产品原料进行加工、再加工的行业。工业(industry)是加工制造产业,工业是社会分工发展的产物,工业是第二产业的组成部分。

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