直流電機(jī)是什么,直流電機(jī)原理介紹

直流電動機(jī) [1] 是將直流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的電動機(jī)。因其良好的調(diào)速性能而在電力拖動中得到廣泛應(yīng)用。直流電動機(jī)按勵(lì)磁方式分為永磁、他勵(lì)和自勵(lì)3類，其中自勵(lì)又分為并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)3種。當(dāng)直流電源通過電刷向電樞繞組供電時(shí)，電樞表面的N極下導(dǎo)體可以流過相同方向的電流，根據(jù)左手定則導(dǎo)體將受到逆時(shí)針方向的力矩作用;電樞表面S極下部分導(dǎo)體也流過相同方向的電流，同樣根據(jù)左手定則導(dǎo)體也將受到逆時(shí)針方向的力矩作用。這樣，整個(gè)電樞繞組即轉(zhuǎn)子將按逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，輸入的直流電能就轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)子軸上輸出的機(jī)械能。由定子和轉(zhuǎn)子組成，定子：基座，主磁極，換向極，電刷裝置等;轉(zhuǎn)子(電樞)：電樞鐵心，電樞繞組，換向器，轉(zhuǎn)軸和風(fēng)扇等。

1直流電機(jī)簡介

直流電機(jī)(DM)是指能將直流電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能(直流電動機(jī))或?qū)C(jī)械能轉(zhuǎn)換成直流電能(直流發(fā)電機(jī))的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。它是能實(shí)現(xiàn)直流電能和機(jī)械能互相轉(zhuǎn)換的電機(jī)。當(dāng)它作電動機(jī)運(yùn)行時(shí)是直流電動機(jī)，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能;作發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)是直流發(fā)電機(jī)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。

直流電機(jī)由轉(zhuǎn)子(電樞)、定子(勵(lì)磁繞組或者永磁體)、換向器、電刷等部分構(gòu)成，以其良好的調(diào)速性能以至于在矢量控制出現(xiàn)以前基本占據(jù)了電機(jī)控制領(lǐng)域的整座江山。但隨著交流電機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，直流電機(jī)的弊端也逐漸顯現(xiàn)，在很多領(lǐng)域都逐漸被交流電機(jī)所取代。但如今直流電機(jī)仍然占據(jù)著不可忽視的地位，廣泛用于對調(diào)速要求較高的生產(chǎn)機(jī)械上，如軋鋼機(jī)、電力牽引、挖掘機(jī)械、紡織機(jī)械，龍門刨床等等，所以對直流電機(jī)的了解和研究仍然意義重大。

直流電機(jī)結(jié)構(gòu)

如下圖，是直流電機(jī)結(jié)構(gòu)圖，電樞繞組通過換向器流過直流電流與定子繞組磁場發(fā)生作用，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。定子按照勵(lì)磁可分為直勵(lì)，他勵(lì)，復(fù)勵(lì)。電樞產(chǎn)生的磁場會疊加在定子磁場上使得氣隙主磁通產(chǎn)生一個(gè)偏角，稱為電樞反應(yīng)，通常加補(bǔ)償繞組使磁通畸變得以修正。

如圖所示給兩個(gè)電刷加上直流電源，如上圖(a)所示，則有直流電流從電刷 A 流入，經(jīng)過線圈abcd，從電刷 B 流出，根據(jù)電磁力定律，載流導(dǎo)體ab和cd收到電磁力的作用，其方向可由左手定則判定，兩段導(dǎo)體受到的力形成了一個(gè)轉(zhuǎn)矩，使得轉(zhuǎn)子逆時(shí)針轉(zhuǎn)動。如果轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到如上圖(b)所示的位置，電刷 A 和換向片2接觸，電刷 B 和換向片1接觸，直流電流從電刷 A流入，在線圈中的流動方向是dcba，從電刷 B 流出。

此時(shí)載流導(dǎo)體ab和cd受到電磁力的作用方向同樣可由左手定則判定，它們產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩仍然使得轉(zhuǎn)子逆時(shí)針轉(zhuǎn)動。這就是直流電動機(jī)的工作原理。外加的電源是直流的，但由于電刷和換向片的作用，在線圈中流過的電流是交流的，其產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的方向卻是不變的。

直流電機(jī)是磁場不動直流電機(jī)的工作原理，導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動;交流電機(jī)是磁場旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，而導(dǎo)體不動。

直流電動機(jī)分為定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組。定子繞組產(chǎn)生磁場。當(dāng)通直流電時(shí)。定子繞組產(chǎn)生固定極性的磁場。轉(zhuǎn)子通直流電在磁場中受力。于是轉(zhuǎn)子在磁場中受力就旋轉(zhuǎn)起來。

直流電機(jī)構(gòu)造復(fù)雜。造價(jià)高。

2、無刷直流電機(jī)的工作原理

當(dāng)給內(nèi)置霍耳傳感器接通電源時(shí)，這些霍耳傳感器將信號輸入到控制器，(其實(shí)這些信號間接反映了轉(zhuǎn)子所處的位置)控制器對這些信號經(jīng)過判斷之后，作出相應(yīng)的輸出，并給相應(yīng)的線圈通電，通電產(chǎn)生了磁場。

因?yàn)橥韵喑?，異性想吸的原理，定子和轉(zhuǎn)子就相對移動。

普通無刷電機(jī)的定子是線圈(上面連有霍耳傳感器)，于是轉(zhuǎn)子(磁鋼及輪子)受迫轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)子一轉(zhuǎn)動，內(nèi)置霍耳傳感器的輸出信號便發(fā)生改變，控制器又輸出不同方向的電流，而該輸出產(chǎn)生的磁場又剛好再次和固定磁場(磁鋼)同性相斥，異性相吸，結(jié)果再次迫使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，接著霍耳傳感器的輸出信號又再次發(fā)生改變。

。。。。。。這樣周而復(fù)使，輪子就不斷轉(zhuǎn)動(每次霍耳信號改變，控制器產(chǎn)生的電流方向要與電機(jī)所要求的一致才行，也就是相序要匹配，輪子才會朝一個(gè)方向運(yùn)動)。

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直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)工作原理是什么?

由機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娔艿碾姍C(jī)，稱為直流發(fā)電機(jī);而由直 流電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的電機(jī)，稱為直流電動機(jī)。直流電動機(jī)具有優(yōu)良的調(diào)速特性，調(diào)速平滑、方便，調(diào)速范 圍廣;過載能力大，能承受頻繁的沖擊負(fù)載，可實(shí)現(xiàn)頻繁的無級 快速啟動、制動和反轉(zhuǎn);能滿足生產(chǎn)過程自動化系統(tǒng)各種不同的 特殊運(yùn)行要求。雖然其制造成本和維護(hù)費(fèi)用比交流電動機(jī)大，但 因交流電動機(jī)的調(diào)速性能至今還不能與直流電動機(jī)相比，因而直 流電動機(jī)在需要寬廣調(diào)速的場合和要求有特殊運(yùn)行性能的自動控 制系統(tǒng)中，一直占有突出的地位。

有刷直流電機(jī)的工作原理是什么?

直流電機(jī)有定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成，定子上有磁極(繞組式或永磁式)，轉(zhuǎn)子有繞組，通電后，轉(zhuǎn)子上也形成磁場(磁極)，定子和轉(zhuǎn)子的磁極之間有一個(gè)夾角，在定轉(zhuǎn)子磁場(N極和S極之間)的相互吸引下，是電機(jī)旋轉(zhuǎn)。改變電刷的位子，就可以改變定轉(zhuǎn)子磁極夾角(假設(shè)以定子的磁極為夾角起始邊，轉(zhuǎn)子的磁極為另一邊，由轉(zhuǎn)子的磁極指向定子的磁極的方向就是電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向)的方向，從而改變電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向

電動機(jī)的定子繞組多做成三相對稱星形接法，同三相異步電動機(jī)十分相似。電動機(jī)的轉(zhuǎn)子上粘有已充磁的永磁體，為了檢測電動機(jī)轉(zhuǎn)子的極性，在電動機(jī)內(nèi)裝有位置傳感器。驅(qū)動器由功率電子器件和集成電路等構(gòu)成，其功能是：接受電動機(jī)的啟動、停止、制動信號，以控制電動機(jī)的啟動、停止和制動;接受位置傳感器信號和正反轉(zhuǎn)信號，用來控制逆變橋各功率管的通斷，產(chǎn)生連續(xù)轉(zhuǎn)矩;接受速度指令和速度反饋信號，用來控制和調(diào)整轉(zhuǎn)速;提供保護(hù)和顯示等等。

由于無刷直流電動機(jī)是以自控式運(yùn)行的，所以不會象變頻調(diào)速下重載啟動的同步電機(jī)那樣在轉(zhuǎn)子上另加啟動繞組，也不會在負(fù)載突變時(shí)產(chǎn)生振蕩和失步。中小容量的無刷直流電動機(jī)的永磁體，現(xiàn)在多采用高磁能積的稀土釹鐵硼(Nd-Fe-B)材料。因此，稀土永磁無刷電動機(jī)的體積比同容量三相異步電動機(jī)縮小了一個(gè)機(jī)座號。

近三十年來針對異步電動機(jī)變頻調(diào)速的研究，歸根到底是在尋找控制異步電動機(jī)轉(zhuǎn)矩的方法，稀土永磁無刷直流電動機(jī)必將以其寬調(diào)速、小體積、高效率和穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速誤差小等特點(diǎn)在調(diào)速領(lǐng)域顯現(xiàn)優(yōu)勢。無刷直流電機(jī)因?yàn)榫哂兄绷饔兴㈦姍C(jī)的特性,同時(shí)也是頻率變化的裝置,所以又名直流變頻,國際通用名詞為BLDC。

直流電機(jī)是能實(shí)現(xiàn)直流電能和機(jī)械能互相轉(zhuǎn)換的電機(jī)，主要結(jié)構(gòu)由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成，常見種類有直流發(fā)電機(jī)和直流電動機(jī)。接下來簡單介紹一下直流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)。

直流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)

1.控制性能好

2.速度容易調(diào)節(jié)

3.技術(shù)成熟

4.成本低

直流電機(jī)的缺點(diǎn)

1.轉(zhuǎn)換器和電刷獨(dú)立，速度提升不佳

2.電刷容易出故障

3.維修成本高