打磨拋光專用電機 電機小知識電機定義：是指依據(jù)電磁感應定律實現(xiàn)電能的轉換或傳遞的一種電磁裝置。電動機也稱（俗稱馬達），在電路中用字母 M （舊標準用 D ）表示。它的主要作用是產(chǎn)生驅動轉矩，作為用電器或各種機械的動力源。發(fā)電機在電路中用字母 G 表示。它的主要作用是利用機械能轉化為電能，目前最常用的是，利用熱能、水能等推動發(fā)電機轉子來發(fā)電，隨著風力發(fā)電技術的日趨成熟，風電也慢慢走進我們的生活。變壓器，在有的書上稱之為靜止的電機。從電機的定義發(fā)現(xiàn)，這么說也有它的道理的。電動機的種類1．按工作電源種類劃分：可分為直流電機和交流電機。1.1直流電動機按結構及工作原理可劃分：無刷直流電動機和有刷直流電動機。1.1.1有刷直流電動機可劃分：永磁直流電動機和電磁直流電動機。1.1.1.1電磁直流電動機劃分：串勵直流電動機、并勵直流電動機、他勵直流電動機和復勵直流電動機。1.1.1.2永磁直流電動機劃分：稀土永磁直流電動機、鐵氧體永磁直流電動機和鋁鎳鈷永磁直流電動機。1.1其中交流電機還可分：單相電機和三相電機。2．按結構和工作原理劃分：可分為直流電動機、異步電動機、同步電動機。2.1同步電機可劃分：永磁同步電動機、磁阻同步電動機和磁滯同步電動機。2.2異步電機可劃分：感應電動機和交流換向器電動機。2.2.1感應電動機可劃分：三相異步電動機、單相異步電動機和罩極異步電動機等。2.2.2交流換向器電動機可劃分：單相串勵電動機、交直流兩用電動機和推斥電動機。3．按起動與運行方式劃分：電容起動式單相異步電動機、電容運轉式單相異步電動機、電容起動運轉式單相異步電動機和分相式單相異步電動機。4．按用途劃分：驅動用電動機和控制用電動機。4.1驅動用電動機劃分：電動工具（包括鉆孔、拋光、磨光、開槽、切割、擴孔等工具）用電動機、家電（包括洗衣機、電風扇、電冰箱、空調器、錄音機、錄像機、影碟機、吸塵器、照相機、電吹風、電動剃須刀等）用電動機及其它通用小型機械設備（包括各種小型機床、小型機械、醫(yī)療器械、電子儀器等）用電動機。4.2控制用電動機又劃分：步進電動機和伺服電動機等。5．按轉子的結構劃分：籠型感應電動機（舊標準稱為鼠籠型異步電動機）和繞線轉子感應電動機（舊標準稱為繞線型異步電動機）。6．按運轉速度劃分：高速電動機、低速電動機、恒速電動機、調速電動機。低速電動機又分為齒輪減速電動機、電磁減速電動機、力矩電動機和爪極同步電動機等。調速電動機除可分為有級恒速電動機、無級恒速電動機、有級變速電動機和無級變速電動機外，還可分為電磁調速電動機、直流調速電動機、PWM變頻調速電動機和開關磁阻調速電動機。異步電動機的轉子轉速總是略低于旋轉磁場的同步轉速。同步電動機的轉子轉速與負載大小無關而始終保持為同步轉速。一.直流電動機直流電動機是依靠直流工作電壓運行的電動機，廣泛應用于收錄機、錄像機、影碟機、電動剃須刀、電吹風、電子表、玩具等。1．電磁式直流電動機電磁式直流電動機由定子磁極、轉子（電樞）、換向器（俗稱整流子）、電刷、機殼、軸承等構成，電磁式直流電動機的定子磁極（主磁極）由鐵心和勵磁繞組構成。根據(jù)其勵磁（舊標準稱為激磁）方式的不同又可分為串勵直流電動機、并勵直流電動機、他勵直流電動機和復勵直流電動機。因勵磁方式不同，定子磁極磁通（由定子磁極的勵磁線圈通電后產(chǎn)生）的規(guī)律也不同。串勵直流電動機的勵磁繞組與轉子繞組之間通過電刷和換向器相串聯(lián)，勵磁電流與電樞電流成正比，定子的磁通量隨著勵磁電流的增大而增大，轉矩近似與電樞電流的平方成正比，轉速隨轉矩或電流的增加而迅速下降。其起動轉矩可達額定轉矩的5倍以上，短時間過載轉矩可達額定轉矩的4倍以上，轉速變化率較大，空載轉速甚高（一般不允許其在空載下運行）?？赏ㄟ^用外用電阻器與串勵繞組串聯(lián)（或并聯(lián)）、或將串勵繞組并聯(lián)換接來實現(xiàn)調速。并勵直流電動機的勵磁繞組與轉子繞組相并聯(lián)，其勵磁電流較恒定，起動轉矩與電樞電流成正比，起動電流約為額定電流的2.5倍左右。轉速則隨電流及轉矩的增大而略有下降，短時過載轉矩為額定轉矩的1.5倍。轉速變化率較小，為5%~15%。可通過消弱磁場的恒功率來調速。他勵直流電動機的勵磁繞組接到獨立的勵磁電源供電，其勵磁電流也較恒定，起動轉矩與電樞電流成正比。轉速變化也為5%~15%?？梢酝ㄟ^消弱磁場恒功率來提高轉速或通過降低轉子繞組的電壓來使轉速降低。復勵直流電動機的定子磁極上除有并勵繞組外，還裝有與轉子繞組串聯(lián)的串勵繞組（其匝數(shù)較少）。串聯(lián)繞組產(chǎn)生磁通的方向與主繞組的磁通方向相同，起動轉矩約為額定轉矩的4倍左右，短時間過載轉矩為額定轉矩的3.5倍左右。轉速變化率為25%~30%（與串聯(lián)繞組有關）。轉速可通過消弱磁場強度來調整。換向器的換向片使用銀銅、鎘銅等合金材料，用高強度塑料模壓成。電刷與換向器滑動接觸，為轉子繞組提供電樞電流。電磁式直流電動機的電刷一般采用金屬石墨電刷或電化石墨電刷。轉子的鐵心采用硅鋼片疊壓而成，一般為12槽，內嵌12組電樞繞組，各繞組間串聯(lián)接后，再分別與12片換向片連接。1．永磁式直流電動機永磁式直流電動機也由定子磁極、轉子、電刷、外殼等組成，定子磁極采用永磁體（永久磁鋼），有鐵氧體、鋁鎳鈷、釹鐵硼等材料。按其結構形式可分為圓筒型和瓦塊型等幾種。錄放機中使用的電多數(shù)為圓筒型磁體，而電動工具及汽車用電器中使用的電動機多數(shù)采用專塊型磁體。轉子一般采用硅鋼片疊壓而成，較電磁式直流電動機轉子的槽數(shù)少。錄放機中使用的小功率電動機多數(shù)為3槽，較高檔的為5槽或7槽。漆包線繞在轉子鐵心的兩槽之間（三槽即有三個繞組），其各接頭分別焊在換向器的金屬片上。電刷是連接電源與轉子繞組的導電部件，具備導電與耐磨兩種性能。永磁電動機的電刷使用單性金屬片或金屬石墨電刷、電化石墨電刷。錄放機中使用的永磁式直流電動機，采用電子穩(wěn)速電路或離心式穩(wěn)速裝置。2．無刷直流電動機無刷直流電動機是采用半導體開關器件來實現(xiàn)電子換向的，即用電子開關器件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的接觸式換向器和電刷。它具有可靠性高、無換向火花、機械噪聲低等優(yōu)點，廣泛應用于高檔錄音座、錄像機、電子儀器及自動化辦公設備中。無刷直流電動機由永磁體轉子、多極繞組定子、位置傳感器等組成。位置傳感按轉子位置的變化，沿著一定次序對定子繞組的電流進行換流（即檢測轉子磁極相對定子繞組的位置，并在確定的位置處產(chǎn)生位置傳感信號，經(jīng)信號轉換電路處理后去控制功率開關電路，按一定的邏輯關系進行繞組電流切換）。定子繞組的工作電壓由位置傳感器輸出控制的電子開關電路提供。位置傳感器有磁敏式、光電式和電磁式三種類型。采用磁敏式位置傳感器的無刷直流電動機，其磁敏傳感器件（例如霍爾元件、磁敏二極管、磁敏詁極管、磁敏電阻器或專用集成電路等）裝在定子組件上，用來檢測永磁體、轉子旋轉時產(chǎn)生的磁場變化。采用光電式位置傳感器的無刷直流電動機，在定子組件上按一定位置配置了光電傳感器件，轉子上裝有遮光板，光源為發(fā)光二極管或小燈泡。轉子旋轉時，由于遮光板的作用，定子上的光敏元器件將會按一定頻率間歇間生脈沖信號。采用電磁式位置傳感器的無刷直流電動機，是在定子組件上安裝有電磁傳感器部件（例如耦合變壓器、接近開關、LC諧振電路等），當永磁體轉子位置發(fā)生變化時，電磁效應將使電磁傳感器產(chǎn)生高頻調制信號（其幅值隨轉子位置而變化）。二.交流異步電動機交流異步電動機是領先交流電壓運行的電動機，廣泛應用于電風扇、電冰箱、洗衣機、空調器、電吹風、吸塵器、油煙機、洗碗機、電動縫紉機、食品加工機等家用電器及各種電動工具、小型機電設備中。交流電異步電動機分為感應電動機和交流換向器電動機。感應電動機又分為單相異步電動機、交直流兩用電動機和推斥電動機。電機的轉速（轉子轉速）小于旋轉磁場的轉速，從而叫為異步電機。它和感應電機基本上是相同的。s=(ns-n)/ns。s為轉差率，ns為磁場轉速，n為轉子轉速?；驹恚?1)當三相異步電機接入三相交流電源時，三相定子繞組流過三相對稱電流產(chǎn)生的三相磁動勢（定子旋轉磁動勢）并產(chǎn)生旋轉磁場。(2)該旋轉磁場與轉子導體有相對切割運動,根據(jù)電磁感應原理,轉子導體產(chǎn)生感應電動勢并產(chǎn)生感應電流。（3）根據(jù)電磁力定律，載流的轉子導體在磁場中受到電磁力作用，形成電磁轉矩，驅動轉子旋轉，當電動機軸上帶機械負載時，便向外輸出機械能。異步電機是一種交流電機，其負載時的轉速與所接電網(wǎng)的頻率之比不是恒定關系。還隨著負載的大小發(fā)生變化。負載轉矩越大，轉子的轉速越低。異步電機包括感應電機、雙饋異步電機和交流換向器電機。感應電機應用最廣，在不致引起誤解或混淆的情況下，一般可稱感應電機為異步電機。普通異步電機的定子繞組接交流電網(wǎng)，轉子繞組不需與其他電源連接。因此，它具有結構簡單，制造、使用和維護方便，運行可靠以及質量較小，成本較低等優(yōu)點。異步電機有較高的運行效率和較好的工作特性，從空載到滿載范圍內接近恒速運行，能滿足大多數(shù)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機械的傳動要求。異步電機還便于派生成各種防護型式，以適應不同環(huán)境條件的需要。異步電機運行時，必須從電網(wǎng)吸取無功勵磁功率，使電網(wǎng)的功率因數(shù)變壞。因此，對驅動球磨機、壓縮機等大功率、低轉速的機械設備，常采用同步電機。由于異步電機的轉速與其旋轉磁場轉速有一定的轉差關系，其調速性能較差(交流換向器電動機除外)。對要求較寬廣和平滑調速范圍的交通運輸機械、軋機、大型機床、印染及造紙機械等，采用直流電機較經(jīng)濟、方便。但隨著大功率電子器件及交流調速系統(tǒng)的發(fā)展，目前適用于寬調速的異步電機的調速性能及經(jīng)濟性已可與直流電機的相媲美。1．單相異步電動機單相異步電動機由定子、轉子、軸承、機殼、端蓋等構成。定子由機座和帶繞組的鐵心組成。鐵心由硅鋼片沖槽疊壓而成，槽內嵌裝兩套空間互隔90 電角度的主繞組（也稱運行繞組）和輔繞組（也稱起動繞組成副繞組）。主繞組接交流電源，輔繞組串接離心開關S或起動電容、運行電容等之后，再接入電源。轉子為籠型鑄鋁轉子，它是將鐵心疊壓后用鋁鑄入鐵心的槽中，并一起鑄出端環(huán)，使轉子導條短路成鼠籠型。單相異步電動機又分為單相電阻起動異步電動機，單相電容起動異步電動機、單相電容運轉異步電動機和單相雙值電容異步電動機。2．三相異步電動機三相異步電動機的結構與單相異步電動機相似，其定子鐵心槽中嵌裝三相繞組（有單層鏈式、單層同心式和單層交叉式三種結構）。定子繞組成接入三相交流電源后，繞組電流產(chǎn)生的旋轉磁場，在轉子導體中產(chǎn)生感應電流，轉子在感應電流和氣隙旋轉磁場的相互作用下，又產(chǎn)生電磁轉柜（即異步轉柜），使電動機旋轉。3．罩極式電動機罩極式電動機是單向交流電動機中最簡單的一種，通常采用籠型斜槽鑄鋁轉子。它根據(jù)定子外形結構的不同，又分為凸極式罩極電動機隱極式罩極電動機。凸極式罩極電動機的定子鐵心外形為方形、矩形或圓形的磁場框架，磁極凸出，每個磁極上均有1個或多個起輔助作用的短路銅環(huán)，即罩極繞組。凸極磁極上的集中繞組作為主繞組。隱極式罩極電動機的定子鐵心與普通單相電動機的鐵心相同，其定子繞組采用分布繞組，主繞組分布于定子槽內，罩極繞組不用短路銅環(huán)，而是用較粗的漆包線繞成分布繞組（串聯(lián)后自行短路）嵌裝在定子槽中（約為總槽數(shù)的2/3），起輔助組的作用。主繞組與罩極繞組在空間相距一定的角度。當罩極電動機的主繞組通電后，罩極繞組也會產(chǎn)生感應電流，使定子磁極被罩極繞組罩住部分的磁通與未罩部分向被罩部分的方向旋轉。4．單相串勵電動機單相串勵電動機的定子由凸極鐵心和勵磁繞組組成，轉子由隱極鐵心、電樞繞組、換向器及轉軸等組成。勵磁繞組與電樞繞組之間通過電刷和換向器形成串聯(lián)回路。圖18-16是單向串勵電動機的結構。單相串勵電動機屬于交、直流兩用電動機，它既可以使用交流電源工作，也可以使用直流電源工作。三.交流同步電動機交流同步電動機是一種恒速驅動電動機，其轉子轉速與電源頻率保持恒定的比例關系，被廣泛應用于電子儀器儀表、現(xiàn)代辦公設備、紡織機械等。1．永磁同步電動機永磁同步電動機屬于異步啟動永磁同步電動機，其磁場系統(tǒng)由一個或多個永磁體組成，通常是在用鑄鋁或銅條焊接而成的籠型轉子的內部，按所需的極數(shù)裝鑲有永磁體的磁極。定子結構與異步電動機類似。當定子繞組接通電源后，電動機以異步電動機原理起動動轉，加速運轉至同步轉速時，由轉子永磁磁場和定子磁場產(chǎn)生的同步電磁轉矩（由轉子永磁磁場產(chǎn)生的電磁轉矩與定子磁場產(chǎn)生的磁阻轉矩合成）將轉子牽入同步，電動機進入同步運行。磁阻同步電動機磁阻同步電動機也稱反應式同步電動機，是利用轉子交軸和直軸磁阻不等而產(chǎn)生磁阻轉矩的同步電動機，其定子與異步電動機的定子結構類似，只是轉子結構不同。2．磁阻同步電動機同籠型異步電動機演變來的，為了使電動機能產(chǎn)生異步起動轉矩，轉子還設有籠型鑄鋁繞阻。轉子上開設有與定子極數(shù)相對應的反應槽（僅有凸極部分的作用，無勵磁繞組和永久磁鐵），用來產(chǎn)生磁阻同步轉矩。根據(jù)轉子上反應槽的結構的不同，可分為內反應式轉子、外反應式轉子和內外反應式轉子，其中，外反應式轉子反應槽開地轉子外圓，使其直軸與交軸方向氣隙不等。內反應式轉子的內部開有溝槽，使交軸方向磁通受阻，磁阻加大。內外反應式轉子結合以上兩種轉子的結構特點，直軸與交軸差別較大，使電動機的力能較大。磁阻同步電動機也分為單相電容運轉式、單相電容起動式、單相雙值電容式等多種類型。3．磁滯同步電動機磁滯同步電動機是利用磁滯材料產(chǎn)生磁滯轉矩而工作的同步電動機。它分為內轉子式磁滯同步電動機、外轉子式磁滯同步電動機和單相罩極式磁滯同步電動機。內轉子式磁滯同步電動機的轉子結構為隱極式，外觀為光滑的圓柱體，轉子上無繞組，但鐵心外圓上有用磁滯材料制成的環(huán)狀有效層。定子繞組接通電源后，產(chǎn)生的旋轉磁場使磁滯轉子產(chǎn)生異步轉矩而起動旋轉，隨后自行牽入同步運轉狀態(tài)。在電動機異步運行時，定子旋轉磁場以轉差頻率反復地磁化轉子；在同步運行時，轉子上的磁滯材料被磁化而出現(xiàn)了永磁磁極，從而產(chǎn)生同步轉矩。軟啟動器采用三相反并聯(lián)晶閘管作為調壓器，將其接入電源和電動機定子之間。這種電路如三相全控橋式整流電路。使用軟啟動器啟動電動機時，晶閘管的輸出電壓逐漸增加，電動機逐漸加速，直到晶閘管全導通，電動機工作在額定電壓的機械特性上，實現(xiàn)平滑啟動，降低啟動電流，避免啟動過流跳閘。待電機達到額定轉數(shù)時，啟動過程結束，軟啟動器自動用旁路接觸器取代已完成任務的晶閘管，為電動機正常運轉提供額定電壓，以降低晶閘管的熱損耗，延長軟啟動器的使用壽命，提高其工作效率，又使電網(wǎng)避免了諧波污染。軟啟動器同時還提供軟停車功能，軟停車與軟啟動過程相反，電壓逐漸降低，轉數(shù)逐漸下降到零，避免自由停車引起的轉矩沖擊。直流無刷電機的優(yōu)越性直流電機具有響應快速、較大的起動轉矩、從零轉速至額定轉速具備可提供額定轉矩的性能，但直流電機的優(yōu)點也正是它的缺點，因為直流電機要產(chǎn)生額定負載下恒定轉矩的性能，則電樞磁場與轉子磁場須恒維持90 ，這就要藉由碳刷及整流子。碳刷及整流子在電機轉動時會產(chǎn)生火花、碳粉因此除了會造成組件損壞之外，使用場合也受到限制。交流電機沒有碳刷及整流子，免維護、堅固、應用廣，但特性上若要達到相當于直流電機的性能須用復雜控制技術才能達到?，F(xiàn)今半導體發(fā)展迅速功率組件切換頻率加快許多，提升驅動電機的性能。微處理機速度亦越來越快，可實現(xiàn)將交流電機控制置于一旋轉的兩軸直交坐標系統(tǒng)中，適當控制交流電機在兩軸電流分量，達到類似直流電機控制并有與直流電機相當?shù)男阅?。此外已有很多微處理機將控制電機必需的功能做在芯片中，而且體積越來越?。幌衲M/數(shù)字轉換器(analog-to-digitalconverter，adc)、脈沖寬度調制(pulsewidemodulator，pwm) 等。直流無刷電機即是以電子方式控制交流電機換相，得到類似直流電機特性又沒有直流電機機構上缺失的一種應用。直流無刷電機的控制結構直流無刷電機是同步電機的一種，也就是說電機轉子的轉速受電機定子旋轉磁場的速度及轉子極數(shù)(p)影響：n=120．f/p。在轉子極數(shù)固定情況下，改變定子旋轉磁場的頻率就可以改變轉子的轉速。直流無刷電機即是將同步電機加上電子式控制(驅動器)，控制定子旋轉磁場的頻率并將電機轉子的轉速回授至控制中心反復校正，以期達到接近直流電機特性的方式。也就是說直流無刷電機能夠在額定負載范圍內當負載變化時仍可以控制電機轉子維持一定的轉速。直流無刷驅動器包括電源部及控制部如圖(1)：電源部提供三相電源給電機，控制部則依需求轉換輸入電源頻率。電源部可以直接以直流電輸入(一般為24v)或以交流電輸入(110v/220v)，如果輸入是交流電就得先經(jīng)轉換器(converter)轉成直流。不論是直流電輸入或交流電輸入要轉入電機線圈前須先將直流電壓由換流器(inverter)轉成3相電壓來驅動電機。換流器(inverter)一般由6個功率晶體管(q1～q6)分為上臂(q1、q3、q5)/下臂(q2、q4、q6)連接電機作為控制流經(jīng)電機線圈的開關?？刂撇縿t提供pwm(脈沖寬度調制)決定功率晶體管開關頻度及換流器(inverter)換相的時機。直流無刷電機一般希望使用在當負載變動時速度可以穩(wěn)定于設定值而不會變動太大的速度控制，所以電機內部裝有能感應磁場的霍爾傳感器(hall-sensor)，做為速度之閉回路控制，同時也做為相序控制的依據(jù)。但這只是用來做為速度控制并不能拿來做為定位控制。直流無刷電機的控制原理要讓電機轉動起來，首先控制部就必須根據(jù)hall-sensor感應到的電機轉子目前所在位置，然后依照定子繞線決定開啟(或關閉)換流器(inverter)中功率晶體管的順序，如下（圖二）inverter中之a(chǎn)h、bh、ch(這些稱為上臂功率晶體管)及al、bl、cl(這些稱為下臂功率晶體管)，使電流依序流經(jīng)電機線圈產(chǎn)生順向(或逆向)旋轉磁場，并與轉子的磁鐵相互作用，如此就能使電機順時/逆時轉動。當電機轉子轉動到hall-sensor感應出另一組信號的位置時，控制部又再開啟下一組功率晶體管，如此循環(huán)電機就可以依同一方向繼續(xù)轉動直到控制部決定要電機轉子停止則關閉功率晶體管(或只開下臂功率晶體管)；要電機轉子反向則功率晶體管開啟順序相反?；旧瞎β示w管的開法可舉例如下：ah、bl一組 ah、cl一組 bh、cl一組 bh、al一組 ch、al一組 ch、bl一組但絕不能開成ah、al或bh、bl或ch、cl。此外因為電子零件總有開關的響應時間，所以功率晶體管在關與開的交錯時間要將零件的響應時間考慮進去，否則當上臂(或下臂)尚未完全關閉，下臂(或上臂)就已開啟，結果就造成上、下臂短路而使功率晶體管燒毀。當電機轉動起來，控制部會再根據(jù)驅動器設定的速度及加/減速率所組成的命令(command)與hall-sensor信號變化的速度加以比對(或由軟件運算)再來決定由下一組(ah、bl或ah、cl或bh、cl或 )開關導通，以及導通時間長短。速度不夠則開長，速度過頭則減短，此部份工作就由pwm來完成。pwm是決定電機轉速快或慢的方式，如何產(chǎn)生這樣的pwm才是要達到較精準速度控制的核心。高轉速的速度控制必須考慮到系統(tǒng)的clock分辨率是否足以掌握處理軟件指令的時間，另外對于hall-sensor信號變化的資料存取方式也影響到處理器效能與判定正確性、實時性。至于低轉速的速度控制尤其是低速起動則因為回傳的hall-sensor信號變化變得更慢，怎樣擷取信號方式、處理時機以及根據(jù)電機特性適當配置控制參數(shù)值就顯得非常重要?；蛘咚俣然貍鞲淖円詄ncoder變化為參考，使信號分辨率增加以期得到更佳的控制。電機能夠運轉順暢而且響應良好，p.i.d.控制的恰當與否也無法忽視。之前提到直流無刷電機是閉回路控制，因此回授信號就等于是告訴控制部現(xiàn)在電機轉速距離目標速度還差多少，這就是誤差(error)。知道了誤差自然就要補償，方式有傳統(tǒng)的工程控制如p.i.d.控制。但控制的狀態(tài)及環(huán)境其實是復雜多變的，若要控制的堅固耐用則要考慮的因素恐怕不是傳統(tǒng)的工程控制能完全掌握，所以模糊控制、專家系統(tǒng)及神經(jīng)網(wǎng)絡也將被納入成為智能型p.i.d.控制的重要理論。直流電機的工作原理一、直流發(fā)電機工作原理直流發(fā)電機的工作原理就是把電樞線圈中感應的交變電動勢，靠換向器配合電刷的換向作用，使之從電刷端引出時變?yōu)橹绷麟妱觿莸脑?。感應電動勢的方向按右手定則確定（磁感線指向手心，大拇指指向導體運動方向，其他四指的指向就是導體中感應電動勢的方向。）在圖1.1所示瞬間，導體ab、cd的感應電動勢方向分別由b指向a和由d指向c。這時電刷A呈正極性,電刷B呈負極性。圖1.1直流發(fā)電機原理模型當線圈逆時針方向旋轉180 時，這時導體cd位于N極下，導體ab位于S極下，各導體中電動勢都分別改變了方向。圖1.2直流發(fā)電機原理模型從圖看出，和電刷A接觸的導體永遠位于N極下，同樣，和電刷B接觸的導體永遠位于S極下。因此，電刷A始終有正極性，電刷B始終有負極性，所以電刷端能引出方向不變的但大小變化的脈振電動勢。如果電樞上線圈數(shù)增多，并按照一定的規(guī)律把它們連接起來，可使脈振程度減小，就可獲得直流電動勢。這就是直流發(fā)電機的工作原理。二、直流電動機的工作原理導體受力的方向用左手定則確定。這一對電磁力形成了作用于電樞一個力矩，這個力矩在旋轉電機里稱為電磁轉矩，轉矩的方向是逆時針方向，企圖使電樞逆時針方向轉動。如果此電磁轉矩能夠克服電樞上的阻轉矩（例如由摩擦引起的阻轉矩以及其它負載轉矩），電樞就能按逆時針方向旋轉起來。圖1.3直流電動機的原理模型當電樞轉了180 后，導體cd轉到N極下，導體ab轉到S極下時，由于直流電源供給的電流方向不變，仍從電刷A流入，經(jīng)導體cd、ab后，從電刷B流出。這時導體cd受力方向變?yōu)閺挠蚁蜃?，導體ab受力方向是從左向右，產(chǎn)生的電磁轉矩的方向仍為逆時針方向。圖1.4直流電動機原理模型因此，電樞一經(jīng)轉動，由于換向器配合電刷對電流的換向作用，直流電流交替地由導體ab和cd流入，使線圈邊只要處于N極下，其中通過電流的方向總是由電刷A流入的方向，而在S極下時，總是從電刷B流出的方向。這就保證了每個極下線圈邊中的電流始終是一個方向，從而形成一種方向不變的轉矩，使電動機能連續(xù)地旋轉。這就是直流電動機的工作原理。電動機起動前的檢查方法（1）新的或長期停用的電機，使用前應檢查繞組間和繞組對地絕緣電阻。通常對500V以下的電機用500V絕緣電阻表；對500-1000V的電機用1000V絕緣電阻表；對1000V以上的電機用2500V絕緣電阻表。絕緣電阻每千伏工作電壓不得小于1M ，并應在電機冷卻狀態(tài)下測量。（2）檢查電機的外表有無裂紋，各緊固螺釘及零件是否齊全，電機的固定情況是否良好。（3）檢查電機傳動機構的工作是否可靠。（4）根據(jù)銘牌所示數(shù)據(jù)，如電壓、功率、頻率、聯(lián)結、轉速等與電源、負載比較是否相符。（5）檢查電機的通風情況及軸承潤滑情況是否正常。（6）扳動電機轉軸，檢查轉子能否自由轉動，轉動時有無雜聲。（7）檢查電機的電刷裝配情況及舉刷機構是否靈活，舉刷手柄的位置是否正確。（8）檢查電機接地裝置是否可靠。電機行業(yè)標準GB/T1993-1993旋轉電機冷卻方法GB20237-2006起重冶金和屏蔽電機安全要求GB/T2900.25-2008電工術語旋轉電機GB/T2900.26-2008電工術語控制電機GB4831-1984電機產(chǎn)品型號編制方法GB4826-1984電機功率等級JB/T1093-1983牽引電機基本試驗方法電機的用途1：伺服電動機伺服電動機廣泛應用于各種控制系統(tǒng)中，能將輸入的電壓信號轉換為電機軸上的機械輸出量，拖動被控制元件，從而達到控制目的。伺服電動機有直流和交流之分，最早的伺服電動機是一般的直流電動機，在控制精度不高的情況下，才采用一般的直流電機做伺服電動機。目前的直流伺服電動機從結構上講,就是小功率的直流電動機,其勵磁多采用電樞控制和磁場控制,但通常采用電樞控制。2：步進電動機步進電動機主要應用在數(shù)控機床制造領域，由于步進電動機不需要A/D轉換，能夠直接將數(shù)字脈沖信號轉化成為角位移，所以一直被認為是最理想的數(shù)控機床執(zhí)行元件。除了在數(shù)控機床上的應用，步進電機也可以用在其他的機械上，比如作為自動送料機中的馬達，作為通用的軟盤驅動器的馬達，也可以應用在打印機和繪圖儀中。3：力矩電動機力矩電動機具有低轉速和大力矩的特點。一般在紡織工業(yè)中經(jīng)常使用交流力矩電動機，其工作原理和結構和單相異步電動機的相同。4：開關磁阻電動機開關磁阻電動機是一種新型調速電動機，結構極其簡單且堅固，成本低，調速性能優(yōu)異，是傳統(tǒng)控制電動機強有力競爭者，具有強大的市場潛力。5：無刷直流電動機無刷直流電動機的機械特性和調節(jié)特性的線性度好，調速范圍廣，壽命長，維護方便噪聲小，不存在因電刷而引起的一系列問題，所以這種電動機在控制系統(tǒng)中有很大的應用。6：直流電動機直流電動機具有調速性能好、起動容易、能夠載重起動等優(yōu)點，所以目前直流電動機的應用仍然很廣泛，尤其在可控硅直流電源出現(xiàn)以后。7：異步電動機異步電動機具有結構簡單，制造、使用和維護方便，運行可靠以及質量較小，成本較低等優(yōu)點。異步電動機主要廣泛應用于驅動機床、水泵、鼓風機、壓縮機、起重卷揚設備、礦山機械、輕工機械、農(nóng)副產(chǎn)品加工機械等大多數(shù)工農(nóng)生產(chǎn)機械以及家用電器和醫(yī)療器械等。在家用電器中應用比較多，例如電扇、電冰箱、空調、吸塵器等。8：同步電動機同步電動機主要用于大型機械，如鼓風機、水泵、球磨機、壓縮機、軋鋼機以及小型、微型儀器設備或者充當控制元件。其中三相同步電動機是其主體。此外，還可以當調相機使用，向電網(wǎng)輸送電感性或者電容性無功功率。減速電機減速電機是指減速機和電機(馬達)的集成體。這種集成體通常也可稱為齒輪馬達或齒輪電機。通常由專業(yè)的減速機生產(chǎn)廠進行集成組裝好后成套供貨。減速電機廣泛應用于鋼鐵行業(yè)、機械行業(yè)等。使用減速電機的優(yōu)點是簡化設計、節(jié)省空間。減速電機概述1、減速電機結合國際技術要求制造,具有很高的科技含量。2、節(jié)省空間,可靠耐用,承受過載能力高,功率可達95KW以上。3、能耗低,性能優(yōu)越,減速機效率高達95%以上。4、振動小,噪音低,節(jié)能高,選用優(yōu)質段鋼材料,鋼性鑄鐵箱體,齒輪表面經(jīng)過高頻熱處理。5、經(jīng)過精密加工,確保定位精度,這一切構成了齒輪傳動總成的齒輪減速電機配置了各類電機,形成了機電一體化,完全保證了產(chǎn)品使用質量特征。6、產(chǎn)品才用了系列化、模塊化的設計思想,有廣泛的適應性,本系列產(chǎn)品有極其多的電機組合、安裝位置和結構方案,可按實際需要選擇任意轉速和各種結構形式。減速電機分類1、大功率齒輪減速電機2、同軸式斜齒輪減速電機3、平行軸斜齒輪減速電機4、螺旋錐齒輪減速電機5、YCJ系列齒輪減速電機減速電機廣泛應用于冶金、礦山、起重、運輸、水泥、建筑、化工、紡織、印染、制藥等各種通用機械設備的減速傳動機構。電機保養(yǎng)專業(yè)電機保養(yǎng)維修中心電機保養(yǎng)流程：清洗定轉子--更換碳刷或其他零部件--真空F級壓力浸漆--烘干--校動平衡。1、使用環(huán)境應經(jīng)常保持干燥，電動機表面應保持清潔，進風口不應受塵土、纖維等阻礙。2、當電動機的熱保護連續(xù)發(fā)生動作時，應查明故障來自電動機還是超負荷或保護裝置整定值太低，消除故障后，方可投入運行。3、應保證電動機在運行過程中良好的潤滑。一般的電動機運行5000小時左右，即應補充或更換潤滑脂，運行中發(fā)現(xiàn)軸承過熱或潤滑變質時，液壓及時換潤滑脂。更換潤滑脂時，應清除舊的潤滑油，并有汽油洗凈軸承及軸承蓋的油槽，然后將ZL-3鋰基脂填充軸承內外圈之間的空腔的1/2（對2極）及2/3（對4、6、8極）。4、當軸承的壽命終了時，電動機運行的振動及噪聲將明顯增大，檢查軸承的徑向游隙達到下列值時，即應更換軸承。5、拆卸電動機時，從軸伸端或非伸端取出轉子都可以。如果沒有必要卸下風扇，還是從非軸伸端取出轉子較為便利，從定子中抽出轉子時，應防止損壞定子繞組或絕緣。6、更換繞組時必須記下原繞組的形式，尺寸及匝數(shù)，線規(guī)等，當失落了這些數(shù)據(jù)時，應向制造廠索取，隨意更改原設計繞組，常常使電動機某項或幾項性能惡化，甚至于無法使用。變頻電機介紹變頻電機的構造原理電動機的調速與控制，是工農(nóng)業(yè)各類機械及辦公、民生電器設備的基礎技術之一。隨著電力電子技術、微電子技術的驚人發(fā)展，采用 專用變頻感應電動機+變頻器 的交流調速方式，正在以其卓越的性能和經(jīng)濟性，在調速領域，引導了一場取代傳統(tǒng)調速方式的更新?lián)Q代的變革。它給各行各業(yè)帶來的福音在于：使機械自動化程度和生產(chǎn)效率大為提高、節(jié)約能源、提高產(chǎn)品合格率及產(chǎn)品質量、電源系統(tǒng)容量相應提高、設備小型化、增加舒適性，目前正以很快的速度取代傳統(tǒng)的機械調速和直流調速方案。由于變頻電源的特殊性，以及系統(tǒng)對高速或低速運轉、轉速動態(tài)響應等需求，對作為動力主體的電動機，提出了苛刻的要求，給電動機帶來了在電磁、結構、絕緣各方面新的課題。變頻電機的應用變頻調速目前已經(jīng)成為主流的調速方案，可廣泛應用于各行各業(yè)無級變速傳動。特別是隨著變頻器在工業(yè)控制領域內日益廣泛的應用，變頻電機的使用也日益廣泛起來，可以這樣說由于變頻電機在變頻控制方面較普通電機的優(yōu)越性，凡是用到變頻器的地方我們都不難看到變頻電機的身影。直線電機介紹機床上傳統(tǒng)的 旋轉電機+滾珠絲杠 進給傳動方式,由于受自身結構的限制,在進給速度、加速度、快速定位精度等方面很難有突破性的提高,已無法滿足超高速切削、超精密加工對機床進給系統(tǒng)伺服性能提出的更高要求。直線電機將電能直接轉換成直線運動機械能,不需要任何中間轉換機構的傳動裝置。具有起動推力大、傳動剛度高、動態(tài)響應快、定位精度高、行程長度不受限制等優(yōu)點。在機床進給系統(tǒng)中,采用直線電動機直接驅動與原旋轉電機傳動的最大區(qū)別是取消了從電機到工作臺(拖板)之間的機械傳動環(huán)節(jié),把機床進給傳動鏈的長度縮短為零,因而這種傳動方式又被稱為 零傳動 。正是由于這種 零傳動 方式,帶來了原旋轉電機驅動方式無法達到的性能指標和優(yōu)點。(1)高速響應由于系統(tǒng)中直接取消了一些響應時間常數(shù)較大的機械傳動件(如絲杠等),使整個閉環(huán)控制系統(tǒng)動態(tài)響應性能大大提高,反應異常靈敏快捷。(2)精度直線驅動系統(tǒng)取消了由于絲杠等機械機構產(chǎn)生的傳動間隙和誤差,減少了插補運動時因傳動系統(tǒng)滯后帶來的跟蹤誤差。通過直線位置檢測反饋控制,即可大大提高機床的定位精度。(3)動剛度高由于 直接驅動 ,避免了啟動、變速和換向時因中間傳動環(huán)節(jié)的彈性變形、摩擦磨損和反向間隙造成的運動滯后現(xiàn)象,同時也提高了其傳動剛度。(4)速度快、加減速過程短由于直線電動機最早主要用于磁懸浮列車(時速可達500km/h),所以用在機床進給驅動中,要滿足其超高速切削的最大進給速度(要求達60～100M/min或更高)當然是沒有問題的。也由于上述 零傳動 的高速響應性,使其加減速過程大大縮短。以實現(xiàn)起動時瞬間達到高速,高速運行時又能瞬間準停。可獲得較高的加速度,一般可達2～10g(g=9.8m/s2),而滾珠絲杠傳動的最大加速度一般只有0.1～0.5g。(5)行程長度不受限制在導軌上通過串聯(lián)直線電機,就可以無限延長其行程長度。(6)運動動安靜、噪音低。由于取消了傳動絲杠等部件的機械摩擦,且導軌又可采用滾動導軌或磁墊懸浮導軌(無機械接觸),其運動時噪音將大大降低。(7)效率高。由于無中間傳動環(huán)節(jié),消除了機械摩擦時的能量損耗,傳動效率大大提高。電動機法則法則1：電動機的力矩是與一定時間內通過的電流與電壓的乘積成比例、并在啟動時(未轉動時)取得最大值。(根據(jù)這個，通常因為電壓一定，所以只和電流量成比例)法則2：要增大電流，可以通過加粗線圈減少電阻、或減少線圈數(shù)(線圈的總長度)?；蛘?，增加負荷。法則3：線圈線加粗了就不要增加線圈數(shù)(不減少的話轉子里收不進去)，相反線圈線改細而不增加線圈數(shù)的話，純粹提高轉速會使力矩減小而無法使用，因此請注意。法則4：一般來說，線圈數(shù)越少、轉子的電阻越低，導致電流變大、轉速提高。法則5：一般來說，線圈數(shù)越少力矩越小，話雖這么說，說到底這是對于做完全相同線徑而線圈數(shù)不同的轉子而言。現(xiàn)實中，因為是低線圈數(shù)配合大線徑，這樣轉子的內部阻抗減小，使更多的電流通過，所以力矩、轉速都提高，這是常識了。還有，電機的輸出和磁鐵的磁性有很大的關系，近年來和線圈數(shù)的多少相比，磁鐵的磁強、轉子中的線徑(轉子內阻)等也是需要注意的。(特別是TAMIYA的電機，需要注意的是磁鐵強度、轉子長短因各個型號不同多種多樣。)法則6：相同的線圈數(shù)的話，依一重、二重、三重、四重、五重、六重的順序，線徑變細，線圈的密度增高。(所謂的多重線圈，就是同時用多根線繞成。Double=二重，也就是用2根線同時在轉子的芯上繞成。一般而言，雖然是同樣的線圈數(shù)多重繞線的電感(淺顯的說就是線圈的反抗)增加、因此沖擊減少，會有柔和的感覺。相反，多數(shù)情況下耗電量減少。轉子說到底就是線圈，在切換極性時，會包含交流成分。與直流電的 直流阻抗 不同，會有另一種形式的阻抗。詳細請參考高頻電路的教科書。)法則7：總的來說一定程度上多重繞線的話，容易做出動平衡良好、旋轉平穩(wěn)的轉子。(但是一般只做到四重 Quart 繞線，再往下就是看各位的興趣了。)法則8：進角不象線圈數(shù)那樣對耗電量、輸出有影響。(如果改變進角而導致耗電量急劇惡化，那是齒數(shù)比的責任。通過改變進角可以使空載轉速大幅改變，但作為電機基本特性的力矩、輸出等不會意外改變。)法則9：相同的轉子，磁鐵的磁力強的話，轉速、力矩都會提高。法則10：磁力大小和相距距離的平方成比例，因此即使使用相同的磁鐵，和轉子間的距離(所謂的airgap)不同的話、力矩和效率就會變動。(一般的，雖說airgap小可以使電動機達到高性能，但如果過窄的話，芯子和磁鐵可能會發(fā)生摩擦。作為對策，2001年的時候開始，對23圈的stock電機做切削以增加圓度的廠商開始出現(xiàn)(HPI/Orion，Kawada(川田模型)等)。另外，Offroad的情況下，由于小石子嵌入而導致失速的危險性很高，本來合適的airgap可能對于offroad來說就不對了。)法則11：由于電流的影響，正極的電刷比負極損耗快。法則12：溫度對電動機的性能有很大的影響。所謂的 過熱 就是，電機的電阻及電刷的摩擦而帶來的溫度上升，伴有線圈的電阻增加及磁鐵磁性降低等重疊發(fā)生的現(xiàn)象。法則13：無道理的油門動作是電機發(fā)熱的根本原因。法則14：再出色的電機，也不能防止駕駛失誤。 力矩和電機負荷的關系 正如法則1所寫的，電動機的最大特點是， 啟動時產(chǎn)生最大力矩 。這是和內燃機構的發(fā)動機最根本的不同點，就算頭腦里已經(jīng)知道了，現(xiàn)在還是時常被忘記。順便提一句，對于內燃機構，所謂的力矩因為是 燃料燃燒的程度 ，所以一定程度上即使轉速提高(力矩)也可以發(fā)揮出來。