研发部 本教材由暴捷提供外文资料 练培娜翻译 郑焕海校核并重新编辑成文
1
直流电动机基本原理
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
内容提要
21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40
电机制造基本要求
封面 目录 永磁直流电机基本原理及图形符号 永磁直流电动机原理示意 永磁直流电动机基本结构 常见永磁直流电动机部件结构 电机部件功能 定子、端盖、轴承 刷板组件（防止高压及静电损坏半导体器件） 转子组件 转子绕组类型 磁场简介 磁路分析 磁场中通电导线的受力方向--左手定则 电机旋转和电磁力矩 转矩方程 转速方程 换向过程 直流有刷电机的换向问题 简单电机模型
封闭线圈中磁场变化产生反电势--右手定则 转子磁场 退磁 改变电机转向的简单方法 电动机的基本方程 电机的损耗和效率 电刷的磨损 电机温升 绝缘耐热等级(部分资料) 电机性能曲线 直流电动机理想特性曲线 电机的几个表达式 影响电机性能的因素:电压 匝数 线径 槽满率不变,仅改变线圈的匝数和线径 磁场强度 电阻 摩擦力 温度
2
2009年7月
永磁直流电机基本原理及图形符号
永磁直流电动机 图形符号
*如果给电机施加一定的直流电压，其转子就会转动； *如果用外力拖动电机的 转子，电机就可以发电； *永磁直流电动机的图形符号见左；如为发电机，其中M应改为G。
转子线圈
M
定子磁钢
（GB4728.6--84）
换向器
电刷
电源
3
永磁直流电动机原理示意
+
电流由正极流向负极
转子 磁钢
直流电压
电刷
4
永磁直流电动机基本结构
转子 端盖 定子组件 绕组
（为表达清晰只画出部分）
刷板 电刷
换向器 弹簧 刷握 电刷引线
磁钢
轴承
拉伸机壳
5
常见永磁直流电动机部件结构
示例—
永磁直流电机包含四大主要部件： 转子、定子、刷板、端盖。
端盖组件 刷板组件
定子组件 转子组件 电机整机
6
电机部件功能
• 转子组件：产生力矩、带动转轴旋转
– – – – 铁芯 绝缘层 转子线圈 换向器 -传输磁通 -使转子线圈和铁芯相互绝缘 -传输电流以建立转子磁场 -传输电流到转子线圈，随转子转动，自动改变电流方向。 -固定磁钢、形成磁路、联接设备 -产生磁场 -固定轴承、支撑转子、联接设备 -电机传导电流的滑动接触体 -保持电刷对换向器压力 -固定电刷 -抑制电磁射频干扰 -固定轴承、固定气隙 -支撑转轴、固定气隙
转子线圈 磁钢 机壳
•
定子组件：固定电机的相关部件、产生磁场
– 机壳 – 磁钢 – 端盖
•
刷板组件：传输电流至转子
– – – – 电刷 弹簧 刷握 扼流圈和电容器 转子铁芯
•
端盖组件：支撑转子、密封电机
– 端盖 – 轴承
7
磁钢:
定子、端盖、轴承
机壳 / 磁轭:
机壳 / 磁轭是一个圆筒形的环。 当需要作为磁路时，必须是低炭 钢铁材料制成，用来提供两个磁极间 的磁路； 如果不是作为磁路，就必须用不 导磁材料,否则电机的性能就会很差。 磁轭同时也被用作结构框架，固定 各种零部件。可以维持磁极良好的磁 性能和电机的结构稳定性能，形成一 个稳定的工作磁隙。 机壳是电机的重要散热通道，必要 时应该设置通风孔。 因此机壳 的材料和形状、尺寸精 度对于电机是非常重要的。 在批量生产时必须要由好的模具、 钢板材料和拉伸操作工艺保证。 拉伸机壳
（含端盖）
磁钢
磁钢---它是由一些磁性材料通过烧结或者粘结工艺而制成，常用的 有铁的氧化物和碳酸锶等构成的铁氧体。大多永磁电机的磁钢都采用这 种材料，它具有以下特点： * 价格便宜； * 能产生超过4000高斯的磁感应强度； * 有很好的抗退磁性；
轴承
* 制造工艺方便；
过程如下：粉末和水混合加压---烧结混合物---
把磁体磨成特定形状； *非常脆，易开裂。即使粘结在机壳中，也很容易震碎!
轴承: 轴承一般是筒形或球形的含油
轴承，事先用润滑油浸泡。 要求高的要用滚动轴承。
铁氧体磁钢很容易受震碎裂
拉伸机壳 / 端盖： 端盖通常是钢铁材料制成， 常常直接和机壳制成一体；用 于密封和支撑内部部件。 也有很多端盖是用铝合金或者 塑料制造。
普通低碳钢 机壳材料很 容易生锈，因此在生产时特 别是在夏天要注意，不能用 手直接拿钢板及毛坯。一旦 生锈即使进行表面涂覆，也 会影响光洁度；严重时甚至 会造成批量报废（例如放长 假或者遭受雨水）。
8
刷板组件
特别注意：如果电路
注意：防止静电及高压损坏 半导体器件
电刷、刷握和弹簧:
电刷通过换向器向转子绕组传导电流。刷握通常是 一个矩形的金属盒子。刷握内还有一个弹簧，把电刷压 向换向器，用以保持电刷和换向器表面的接触压力。通 常每个电刷都连有一个刷辫。整个碳刷组件与刷板上其 它机件必须是绝缘的。 此外，还有一点要提请设计人员注意：对于火花比 较大、产生炭粉末比较多的电机，还要注意炭粉在聚集 一定数量以后会造成短路损坏电机。
防电磁射频干扰抑制器 (RFI )组件:
由于有电火花存在，会产生电磁干扰。 通常，这些电磁干扰会干扰汽车及附近的无线电接受仪器的 工作，甚至会造成事故。 有时在电机上装配扼流圈L和 / 或电容器C, 以抑止电磁噪音。 导体 RFI 组件有时会降低电机的性能。
板上有半导体器件,必须随 时注意防止各种静电 / 高电 位差对这些器件的损坏。 对此,必须从源
头就采 取措施： 1.任何人（包括采购及 仓库收发）不能用手直接 接触半导体器件的引脚和 扼流圈L 已经焊接好的产品上的导 电部分(包括接线头和焊接 半导体器件 点）； 2.电烙铁必须可靠接地; 操作者应有防静电措施； 3.测试仪器和电源也要可 靠接地； 4.厂房内环境也要采取防 静电措施。 连接插头
电刷
刷握
刷板
电容器C
9
转子组件
转子铁芯 / 叠片：
转子铁芯是由很多导磁的硅钢片叠压而成 的，这些叠片一般由冲模冲制而成。然后， 这些叠片通过工装用焊接、铆接或粘接的方 法紧固在一起。有些厂商用08F钢板制造。 为了减少电机的涡流损耗，冲片材料必须 进行绝缘处理； 冲片的毛刺应该很小并且要求方向一致； 大批量生产时应该注意及时修整模具； 要注意冲片的最大磁导率方向； 要注意硅钢片和冲片的防锈措施。 绕组 冲片 转轴
转子绕组：
转子绕组由绝缘导线组成，它的形状 要和槽形匹配，导线最终和换向器连接在 一起。作为电动机时，转子绕组上施加外 电压。 在绕线时必须保证匝数准确；尽量分 布均匀；要保护漆包线的绝缘层不受损伤 ；要进行绝缘处理；要校动平衡； 对于导线比较细、转子铁芯比较长、 转速又高的电机，要注意防止导线高出槽 口。可以增加槽楔。
转子绝缘：
为了使绕组和铁芯之间有良好的 绝缘层, 必须进行转子绝缘处理。 小批量时可以用槽绝缘、绝缘 端板和轴绝缘套。通常,槽绝缘材料 是聚酯薄膜，绝缘端板材料是聚酰 胺 (PA / 尼龙 /
槽绝缘
换向器：
电动机换向器的作用是及时改变转子 绕组的电流方向，维持电机持续旋转； 在发电机中，换向器是将转子绕组的 换向器 交流电转化为直流电的机械整流装置,一般 称为整流子。（如果不用换向器而用滑环 结构，就会得到交流电。） 换向器由换向片（通常等于槽数）和 绝缘材料组成。换向片（或换向器导条） 彼此用绝缘材料隔开。 换向器的常用材料主要为铜、银； 换向器的片间绝缘需要下刻，保证接触可靠、火花小； 换向器的表面光洁度 、 跳动要求一般比较高； 电刷的材料、形状要和相匹配。 10
绝缘端板
转子绕组类型
常用的绕组闭合类型有两种：叠绕组和波绕组。 我们的电机采用叠绕组。 为了使电机 、绕组实现它的功能，绕组必须是闭合的通路。也就是说，转子绕组从某一点开始，一圈接一 圈缠绕后，又抵达起始点，首尾相连
。
示例：
转子齿/槽 换向器
1 2 3
N极 磁钢 4 5
•
6
•
7
S极 磁钢 8 9 10
•
1 36° 2 3 4 电刷
•
5 6 7 8 9 电刷 10
360°
2极
任一线圈的跨距必须等于或接近极距。
极距180°
90°
S N N
A′
N S S N
A - A ′ 极距 例如： 2 极 = 180 °（机械角 = 电度角） 4 极 = 90° （机械角 ≠电度角）
A
11
磁场简介
磁力线 定子磁钢
定子 磁场
电流可以产生磁场； 产生磁场的磁钢是由 硬磁材料经过充磁 制成的； 磁通是可以测量的； 磁力线的多少用磁通数量（ 韦伯 Wb ）来衡量； 单位面积内的磁通量叫磁通密度（磁感应强度），它的单位用 特斯拉（韦伯 /米2 ）或高斯（磁力线/厘米2 ）来表示； 1特斯拉=10000高斯 在气隙中，磁力线由N极指向S极；而在磁钢内部，磁力线则由S极指向N极 用导磁率 μ 表示某一材料的导磁能力 规定：空气, 塑料, 木头, 铝等材料的μ≈1 ；铁的 μ 最大可以达到10000左右；
12
磁路分析
S N
N S
2极电机
钢的极性。
4极电机
在磁路中，我们用面临工作气隙处的磁钢极性来代表该磁
因为磁力线是从N极出发到S，因此，在电机内部，相邻 的两个磁钢极性必须相反，才能构成一对极，电机才能正常工 作。
13
磁场中通电导线的受力方向 -左手定则
伸开左手 ，使拇指和四指垂直，并处于同一平面内。 让磁力线垂直穿入手心（手心对准N极，手背对准S极）， 四指指 向电流方向（即正电荷运动的方向）。 此时拇指的指向就是导体的受力方向 。
电流方向
B（磁场） F(受力方 向) 受力方向 I（电流）
磁力线方向
14
电机旋转 和 电磁力矩
当给电机的线圈通以电流时，产生的电磁力可以推动电机旋转。 在普通直流电机中需要注意以下要点： *磁场方向是从N极出发到S极 *外电流通过电刷、换向器施加到线圈 *电磁力的大小与磁场强度、电流、导体的总长短成正比 *要特别关注这几个向量之间的夹角，尽量设计在最佳状态 *电磁感应力 F=IBL；方向与导线和磁场方向均垂直
图一 图二
15
转矩方程
电机总的电磁转矩为每个线圈转矩之和。同样注意到，位于转子右半部分的导体位于S极下，被标记 为 （电流方向为垂直纸面向内）。位于转子左半部分的导体位于N极其下，被标记为⊙ （电流方向为垂 直纸面向外）。如果转子旋转，线圈的有效边就会从一极运动到下一个相反的极下面。当线圈从一个极运 动到下一个极时，必须及时改变线圈内的电流方向。才能使电机连续运转， 电流换向是通过换向器和电 刷实现的。 经过人们的多年研究，最后，我们得到以下公式：
T = φ×Z×I×P /（4.44×106×p）
式中 T=电磁转矩（ N·m ） Φ=每极磁通 Z =线圈总匝数 I =电流(A) P =
极对数 p = 转子中导体的支路数 简易表达式： T = KT×φ×Z×I 其中，KT=转矩常数 线圈
16
转速方程
电机转速表达式：
S = 6×109×p×e P × φ ×Z 式中
S = 转速 (rpm) P = 极数 Z = 导体数
e = 电势 φ = 每极磁通 p = 转子绕组支路数
简易表达式：
S = Ks ×e
φ× Z
其中KS = 速率常数
17
换向过程
在此位置，如果线圈中有电流，线圈仍然会受力，但不会旋转
图一
图二
图三
在图一中，仅显示了转子的一个线圈。线圈被连接到换向器的两个换向片上。 在初始位置，线圈的深色半部连负极电压，电流通过换向器亮的一片从线圈浅色的半部流向和负极电压 相连的线圈的深色半部。
图二中，线圈旋转了90度。在这个位置，线圈的运动方向和主磁场的磁感线平行，如果此时仍然有电流通过线 圈, 那么两边线圈的受力方向就如图示而互相抵消,因此，力矩极小。实际上由于电刷的作用, 此时线圈被短路，电流 极短暂，所以线圈不受力矩。换向器上灰色的一片改为和电源正极相连，换向器上亮的一片则和电源的负极相连， 因此，电流方向改变。
图三中, 因为线圈持续旋转，电流从换向器暗色的一面流向亮的一面。电流在该线圈中的方向被及时 改变。这个过程被称为换向。换向后产生的力矩使线圈持续朝同一方向旋转。 18
直流有刷电机的换向问题
在直流电机中，换向是这样一个过程：当转子线圈在旋转过程中、处于不同极性的磁极位 置时，及时地、周期性地改变相应转子线圈中的电流方向，使转子线圈受到的电磁力矩的方向 仍然保持不变。换向器就可以完成这个任务。它随着转子线圈旋转, 及时改变从一个磁极转入 下一个磁极的转子线圈中的电流方向。 换向时电机电刷和多个换向片接触,导致某些转子回路暂时短路。如果在这个瞬间，被短路 的绕组两端有电势，电刷和转向器之间就更加容易产生电火花。换向器表面就受到损坏，长期 严重的火花不仅使电刷寿命减短，还可能烧毁换向器。因此，在短路的瞬间，希望被换向的回 路中没有感应电势。 当转子线圈的有效边在平行于磁场方向运动时，磁力线的数量变化很小，此时转子线圈中 产生的感应电势也很小，如果在这个的时候进行换向, 就比较理想。 一般，线圈的磁中心轴接近于线圈平面的中心轴。理论上，如果该轴与两个相邻主磁极的 几何中心线重合，小火花换向就应该在此时点进行。但是，事实并非如此简单！由于自感电动 势和负载变化的原因，情况会复杂得多，超出了本次讨论的范围。 总之，请大家记住：一定要恰当地设置电刷在电机中的最佳位置，以保证良好的换向并延 长电刷和电机的 使
用寿命。 换向问题虽然理论上分析很复杂，但是，我们可以通过试验找到最佳的电刷换向位置。这 个过程叫“移刷试验”,它是电机设计和生产过程中十分重要的一步。 19
简单电机模型
转子线圈 定子磁场 换向器 磁力线 电刷 转子线圈 磁钢
N
F 电刷 (-)
在磁场中的通电线圈受到一个 力矩，带动转子旋转。随着转子的 旋转，导线会从一个磁极移动到下 一个磁极。 换向器的换向作用就是跟随转子 旋转并及时与另外一个电刷接触， 从而改变相应线圈中的电流方向， 维持电机持续旋转。
N
S
电刷 (+) 换向器
F
S
导线 (+)
20
(-)
电源
封闭线圈中磁场变化产生反电势
右手定则
反电势（e) 力 磁场方向 电流 反电势 运动方向 磁场
•
前面介绍了通电导线受电磁力的作用，导线就可能产生运动的物理现象（方向可用左手定则判断）。
•
现在要介绍另外一种物理现象：在磁场中运动的导体，在一定的条件下会产生电势或者说会发电。
这个条件就是：导体回路内的磁通数量发生了变化；磁通数量变化速度越快，电势越高。
磁通数量一但开始变化，导体内部的电子就被磁场力驱使向导体的一端集中，从而会产生电势。在闭合 回路中，有电势就会有电流。电流的方向是力图阻碍磁通数量的变化，或者是阻碍导体的 运动。也就是说，它 会产生一种“反电势”。 这就是电磁感应定理，电势的方向用右手定则 进行判断。感应电势的 大小用下式计算： e = B×l ×v 式中 e=反电势(V) l = 导体长度(m) B = 磁场强度(T) v =速度(m/s)
注意！不能说“导体切割磁力线就会产生电势”。一个封闭的线圈如果在均匀的磁场中进行平动，虽然不断
在切割磁力线，但却不会产生任何电势。 21
转子磁场
转子上有很多通电线圈。这些线圈产生的磁场合成了有N、S极的转子磁 场。在磁钢的主磁场中，转子磁场的N极和主磁场的S极相互吸引，而和主磁 场的N极相互排斥。这种作用力给转子施加了一个持续的旋转力矩。
转子
转子 转子
22
当一台电机启动后，转子电流产生的转子磁场，会反作用于磁钢的 主磁 场。转子磁场会使主磁场磁力线变形，并且会抵消一部分主磁通。 严重时会造成磁钢的磁场变形／性能降低，这就是退磁效应。 退磁的结果，轻则会降低电机性能，重则会损坏电机 容易产生退磁的因素： ¾ 过分增大电压、电流，比如把一台低压电机在高压下运行（例 如将一台额定电压为12V的电机接到24V的电源上运行）； ¾ 堵转电流过大、时间过长； ¾ 过分降温—温度下降可以减小电阻，转子电流变大。
23
改变电机转向的简单方法
这里介绍两种常见的改变电机转向的
方法： 1)改变电机电压的极性反向。
+ -
2)改变电机定子磁极性的方向
-
+
N
S
S
N
24
电动机的基本方程
+
Ï ET Ð Î I ra Eg Ï
永磁直流电动机的电压方程可以从上图简单的电机电路中得出： 这些变量的电量关系可以表示如下：
ET = I×Ra + Eg
其中 ET I Ra Eg 电压 电流 转子回路总电阻（包括转子绕组电阻和电刷的接触电阻） 转子绕组内的感应电动势
25
电机的损耗和效率
*
摩擦和阻力
这些损耗包括轴承摩擦、电刷摩擦、空气阻力。它们也被称为机械损耗。在某一给定速度下基本维 持不变。这些损耗的大小与电机转速成正相关。 * 转子绕组铜损 这些损耗是由包括转子绕组、换向器、电刷在内的转子回路产生的电阻损耗。 电阻损耗的值等于电流的平方乘以电阻。 *
铁心损耗
铁心损耗包括磁滞损耗和涡流损耗。随着转子铁芯中磁通方向的不断变化，部分能量损耗在反复移 动铁心内的所有磁畴分子，这就是磁滞损耗。 同样，铁心是一个导体并且在磁场中旋转,因此产生了感应电势和电流。这就产生我们常说的涡流。 如果转子采用实心铁芯，那么涡流损耗就会很大。采用相互绝缘的薄叠片就会减少这种损耗。 磁滞和涡流损耗和磁密、转速正相关。 *
效率
对于电动机来说,效率等于输出功率除以输入功率。输入的是电能,输出的是机械能，因此： 电机效率 = 输出功率 / 输入功率×100% =（输入功率-损耗）/ 输入功率×100%
26
电刷的磨损
直流有刷电机的寿命主要取决于电刷的寿命。电刷磨损是机械磨损和电火花烧蚀的共同作用结 果。机械磨损产生碳粉，电火花使碳刷直接氧化或剥离，从而也产生碳粉。
机械磨损
电刷机械磨损比较快主要与电机的设计、加工、装配有关，以下是几个常见因素： 碳刷材料太软、换向器表面光洁度不好、换向器温度过高、电机转速过高、弹簧压力过大和恶 劣的运行环境因素，如负载过重、潮湿、粉尘、高温。 通常，摩擦系数低的碳刷没有摩擦系数高的碳刷的硬度大。当换向器表面状况比较好时，选用 摩擦系数低的碳刷。换向片边缘有锐边或者换向器表面有瑕疵都会加快碳刷的磨损。电刷和换向器 之间的摩擦系数大约和速度成正相关。摩擦力也会随着电刷和换向器表面的压力的增大而增大。
电火花烧蚀
电火花主要是由于换向器表面不平、换向片有切削锐边、有氧化膜或车削纹路等产生的 。环 境因素、换向不良和一些机械问题（如电刷中心位置设置不当，弹簧压力小或者质量差的刷握等等 ）也会产生电火花。电火花会随着电刷电流密度和电机的转速的增加而增加。电火花的增大会使电 刷烧蚀加快。
27
电
机温升
电机启动后，电机内部温度就开始逐渐升高，高于周围物体 或环境温度，最后会达到一个稳定温度。 这种温度的升高，习惯上简称为 “温升”。
要注意的是: “温升”是指电机内部温度比原来升高的数值，而不是指电机内部的实 际温度，是电机内部稳定后的实际温度与环境温度的差值。
电机温升大小主要和电机的电磁设计、使用材料、加工装配 质量、电机损耗以及负载大小、散热状况、电机的工作制式有关 。
28
绝缘耐热等级(部分资料)
每一台电机在运行时都有一定的温升。因此，在设计时我们要按照电机的实际使用和运行状况，给电机选 用合适的耐热材料、温升等级。（详见GB11021-89电气绝缘的耐热性评定和分级） 每一个温升等级都有一个允许的温升范围，下图给出了不同环境温度时绕组允许的最高工作温度。 NEMA（ 国际电气制造业协会）精确规定了在以海平面为基准，环境温度为40℃时，在比较危险的转子绕组中心部位的 温升范围。 如果在耐热等级限度以上并长期运行电机，会导致电机寿命缩短甚至烧毁电机。
Y 90 ℃ A105 ℃ 120 ℃ 130 ℃ 155 ℃ 180 ℃ 200℃
250 ℃ 220 ℃
温升 温升
等级A 允许温升 60 ℃ 裕度 5 ℃
Class E 等级E 允许温升 75 ℃ 75℃ Rise 裕度 5 ℃ 5 ℃ Hot Spot
等级B 允许温升 80 ℃ 裕度 10 ℃
等级F 允许温升 105 ℃ 裕度 10 ℃
等级H 允许温升 125 ℃ 裕度 15 ℃
Class 等级 C C 允许温升 145 ℃ 145℃ Rise 裕度 15 ℃
29
电机性能曲线
主要是指转速 n、电流 i、效率η随转矩Ｔ的变化关系
n, I n01 n02 IS1 IS2
I0 TS1 TS2
T
30
直流电机理想特性曲线
n, I, η
n0 IS
η 效率 I 电流 n 速度
I0 TS
T
I n η
电流 速度 效率
n0 I0 TS IS
空载转速 空载电流 堵转力矩 堵转电流 31
电机的几个表达式
电机的基本参数空载转速SnI 、堵转力矩TS 和 堵转电流IS的表达式如下 空载转速 堵转力矩 堵转电流
其中 U Φ Z R 电源电压 主磁通 线圈匝数 电机的内电阻
Snl = U / (Φ×Z) TS = Φ×Z×IS / (2π) IS = U / R
32
影响电机性能的因素
--- 改变电压
n, I n03
速度曲线1 速度曲线2 速度曲线3
增大电压 U
电流曲线
(E1
E3)
IS3 n02 IS2 n01 IS1
速度增加，速度曲线相互平行
Snl = U / (Φ*Z)
Z 线圈匝数 电流曲线为一条直线，但是堵转电流 和转矩增大。 T
I0 TS1 TS2 TS3
IS = U / R TS = Φ*Z*U / (2πR)
R 电机的内电阻
33
影响电机性能的因素
--- 改变线圈匝数
n, I n03
速度曲线 1 速度曲线 2 速度曲线3 电流曲线 1 电流曲线2 电流曲线 3
减少线圈匝数
(z1 z3) 空载转速增加；
IS3 n02 n01 IS2 IS1
Snl = U / (Φ×Z )
堵转力矩基本不变 堵转电流增大
I0 TS3
IS = U / R
T
34
影响电机性能的因素
---改变
绕组线径
n, I n0
速度曲线1 速度曲线2 速度曲线3
电流曲线
增加转子绕组线径
(d1 d3增加) 空载转速升高 堵转力矩增大
IS3 IS2
TS = Φ×Z×U / (2πR )
堵转电流增加 （因为绕组电阻减小）.
IS1
I0 TS1 TS2 TS3
T
IS = U / R
35
影响电机性能的因素
---槽满率不变,仅改变线圈的参数（匝数、线径）
例如：
n, I n02
速度曲线1 速度曲线2 电流曲线2
增大线径 (d) 减少匝数 (z) 导致曲线1到2的变化 因为线径 d增大、匝数 z减少、 电阻减小所以力矩增大. IS1
IS2 n01
TS = Φ×Z ×U / (2πR )
因为 Z减少所以转速增加。
I0
电流曲线1
T TS1 TS2
Snl = U / (Φ×Z )
结论: 电机的速度曲线平移。
36
影响电机性能的因素
--- 改变磁钢或气隙来改变磁场强度
n, I n01
速度曲线2 速度曲线1 电流曲线2
通过换用更好的磁钢或减小气隙来增加 磁场强度 (1 2)
空载转速降低
n02
IS1
IS2
Snl = U / (ΦZ )
堵转力矩增大
I0
电流曲线1
TS = ΦZU / (2πR)
T TS1 TS2 堵转电流不变
37
影响电机性能的因素
--- 改变电机的输入电阻
n, I
速度曲线3 速度曲线2 速度曲线1
电流曲线
(R1
R3)增大输入电阻
IS1 IS2
因为电阻增加电流减小故空载转速下降 堵转力矩减小
TS = ΦZU / ( 2πR
堵转电流减小
)
IS3
IS = U / R
I0 TS3 TS2 TS1 T
38
影响电机性能的因素
--- 改变电机的摩擦力
n, I n01
电流曲线2 速度曲线2 速度曲线1 电流曲线1
减小电机摩擦
(从 2 1) 空载转速增大 空载电流减小 堵转力矩增大
IS2
n02 IS1
I02 I01 TS2 TS1 T
39
影响电机性能的因素
--- 环境温度影响的结果
n, I n02 n01
速度曲线1 速度曲线2 电流曲线2
(T1
T2)升高环境温度
因为磁场磁通减少，空载转速升高。
IS2
IS1
Snl = U / (ΦZ )
因为绕组电阻增大，堵转力矩减小。
I0
电流曲线1
T TS2 TS1
TS = ΦZU / (2πR )
40
刷架部件示意图
41
几种转子绝缘示意图
槽绝缘+绝缘端板 转子绝缘骨架 溶槽绝缘
42
几种转子绝缘示意图
槽绝缘+绝缘端板 转子绝缘骨架 溶槽绝缘
43
44