《电工与电子技术》课件——直流电机.pptx

直流电机的结构与工作原理

一、直流电机特点电源类型直流电机交流电机刷电机无刷电机直流有刷电机是最基础的电机，它具有启动快制动及时、可在大范围内平滑地调速、控制电路相对简单等特点。

二、直流电机结构直流电机的结构和原理直流电机里边固定有环状永磁体，电流通过转子上的线圈产生安培力，当转子上的线圈与磁场平行时，再继续转受到的磁场方向将改变；因此此时转子末端的电刷跟转换片交替接触，从而线圈上的电流方向也改变，产生的洛伦兹力方向不变，所以电机能保持一个方向转动。由于换相器与转子固定在一起，而电刷与外壳固定在一起，电动机转动时刷与换相器不断的发生摩擦产生大量的阻力与热量。所以有刷电机的效率低下，损耗非常大。但是它同样具有制造简单，成本低廉的优点

三、直流电机的励磁方式大型直流电机大多利用电磁铁在线圈中通电流来产生磁场。电机中专门为产生磁场而设置的线圈组称为励磁绕组。励磁方式是指对励磁绕组如何供电、产生励磁磁通势而建立主磁场的问题。根据励磁方式的不同，直流电机可分为下列几种类型：

三、直流电机的励磁方式1．他励直流电机励磁绕组与电枢绕组无联接关系，而由其他直流电源对励磁绕组供电的直流电机称为他励直流电机。永磁直流电机也可看作他励直流电机。2．并励直流电机并励直流电机的励磁绕组与电枢绕组相并联，作为并励发电机来说是电机本身发出来的端电压为励磁绕组供电；作为并励电动机来说励磁绕组与电枢共用同一电源，从性能上讲与他励直流电动机相同。

三、直流电机的励磁方式3．串励直流电机串励直流电机的励磁绕组与电枢绕组串联后，再接于直流电源。这种直流电机的励磁电流就是电枢电流。4．复励直流电机复励直流电机有并励和串励两个励磁绕组。若串励绕组产生的磁通势与并励绕组产生的磁通势方向相同称为积复励。若两个磁通势方向相反，则称为差复励。

三、直流电机的励磁方式不同励磁方式的直流电机有着不同的特性1、串励启动和过载能力较大，转速随负载变化明显。空载转速过高，俗称“飞车”。2、并励转速基本恒定，一般用于转速变化较小的负载。3、复励以并励为主的复励电机具有较大转矩，转速变化不大，多用于机床等。以串励为主的复励电机具有接近串励电机特性，但无“飞车”危险。

三、直流电机的励磁方式不同励磁方式的直流电机有着不同的特性4、他励励磁回路单独供电的电机，用于需要宽调速的系统。直流电动机并励式串励式复励式直流发电机他励式并励式复励式

四、永磁无刷直流电动机直流电机优点起动和调速性能好，调速范围广平滑，过载能力较强，受电磁干扰影响小等。直流电机缺点主要是碳刷会磨损需要定期维护；机械式换向产生火花，限制了应用场合；在一些需要防爆的场合都无法使用。

四、永磁无刷直流电动机

五、直流电机调速电动机调速是指电动机在一定负载的条件下，根据需要，人为地改变电动机的转速。直流电动机可以在重负载条件下，实现均匀、平滑的无级调速而且调速范围较宽。

六、直流电机的调速方法直流变频现在直流变频技术这个名词非常火爆，经常能在各种家电广告中听到这个词，那么到底直流变频技术是怎么回事呢？直流电怎么还有频率呢？其实，这个词最早是有人将需要电子换向的无刷直流电机的自控变频调速系统简称为“直流变频”，再加上为了区别于交流变频技术，久而久之这个称呼就流传起来了。

七、永磁无刷电动机的发展前景永磁无刷电机现在已经越来越广泛的应用在新能源汽车等各种领域，它不仅解决了传统直流电机的很多问题，还保留了直流电机的很多优点。将来永磁无刷电机的发展主要在这几方面：1.更高的节能效果永磁同步电动机采用永磁体励磁，无需励磁电流，所以可以显著提高功率因数定子电流小，转子无铜耗。比一般的异步电动机效率提高2%~8%，尤其轻载运行节能效果显著。2.可满足对大启动转矩和最大转矩倍数的要求。

七、永磁无刷电动机的发展前景3.低速驱动的需求为了提高控制精度，减少震动噪音，也为了大转矩驱动要求，近年来对低速电动机的需求不断增长，如：电梯拖动用永磁同步曳引机，转矩提高十几倍，取消了庞大的齿轮箱，通过曳引轮直接拖动轿厢，明显减小了噪音和震动；4.高功率密度的要求舰船、车辆受体积限制，要求电动机要有高功率密度、高转矩密度。永磁同步电动机由于无需励磁绕组，空间结构小，高性能的汝铁硼永磁材料具有高剩余磁感应强度和高矫顽力。

七、永磁无刷电动机的发展前景5.运动控制系统的要求目前电气传动系统已经从简单的速度控制发展到运动轨迹控制，由于永磁同步电动机比异步电动机更容易实现磁场定向的矢量控制；因此近年来永磁同步伺服电动机已经成为高精度数控机床、机器人、无人机等高科技设备的主流。其控制精度可达10000：1的调速范围和1~2%的转矩波动。

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