什么是串激電機(jī)？它的主要工作原理是什么？

串激電機(jī)是一種交、直流兩用的電動(dòng)機(jī)，它主要由定子、轉(zhuǎn)子及支架三部分組成。定子由凸極鐵心和勵(lì)磁繞組組成，轉(zhuǎn)子由隱極鐵心、電樞繞組、換向器及轉(zhuǎn)軸等組成。勵(lì)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。

串激電機(jī)的工作原理比較簡(jiǎn)單，當(dāng)電流從左側(cè)的線圈進(jìn)入，經(jīng)過轉(zhuǎn)子繞組，從右側(cè)的線圈流出。根據(jù)電流的磁效應(yīng)，定子繞組會(huì)產(chǎn)生一個(gè)方向從圖中N到S的磁場(chǎng)，因?yàn)殡娏鞯姆较蚴枪潭ǖ?，所以磁?chǎng)的方向也是固定的。同時(shí)，通入電流的轉(zhuǎn)子繞組會(huì)受到電磁力的作用，力的方向可以根據(jù)左手定則判斷出來。在N極和S極范圍內(nèi)的線圈受到力的大小相同，但是方向不同，電磁力矩會(huì)使轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動(dòng)。電磁力加上慣性的作用，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)半周以后，因?yàn)閾Q向器的存在，流入轉(zhuǎn)子線圈的電流方向會(huì)發(fā)生變化，使其在N和S范圍內(nèi)受力的方向不變，轉(zhuǎn)子就會(huì)一直轉(zhuǎn)動(dòng)下去。這就是串激電機(jī)的工作原理。

串激電機(jī)具有一些優(yōu)點(diǎn)。例如它具有高效率、高精度、快速響應(yīng)和穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的位置控制、速度控制和力矩控制，為各種機(jī)械設(shè)備提供精準(zhǔn)、穩(wěn)定、可靠的驅(qū)動(dòng)方式。此外，它的調(diào)速性能好，可以通過改變電樞電壓或勵(lì)磁電流來實(shí)現(xiàn)調(diào)速，調(diào)速范圍廣，平滑度高。同時(shí)，串激電機(jī)還具有較高的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和較大的調(diào)速范圍，被廣泛應(yīng)用于電動(dòng)工具等領(lǐng)域。

串激電機(jī)的組成部分具有以下特點(diǎn)：

1. 定子部分：定子鐵心通常由硅鋼片疊成，并裝有三相繞組。當(dāng)直流電源接入繞組后，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)固定的磁場(chǎng)。這個(gè)磁場(chǎng)是由勵(lì)磁繞組產(chǎn)生的，用于驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。

2. 轉(zhuǎn)子部分：轉(zhuǎn)子由導(dǎo)磁材料制成，轉(zhuǎn)子上通常裝有籠型繞組或鼠籠型繞組。這個(gè)繞組與定子的勵(lì)磁繞組相互作用，開始旋轉(zhuǎn)。

3. 電樞繞組和換向器：電樞繞組是電機(jī)中的重要部分，它與電源相連，產(chǎn)生電流并形成磁場(chǎng)。換向器則是由許多銅片組成，用于連接電樞繞組和電源，同時(shí)控制電流的方向。

4. 支架：支架是整個(gè)電機(jī)的支撐結(jié)構(gòu)，用于固定定子和轉(zhuǎn)子。

串激電機(jī)可以通過以下幾種方式進(jìn)行調(diào)速：

調(diào)節(jié)電源電壓：通過改變電源電壓可以改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。降低電源電壓可以減小電機(jī)的轉(zhuǎn)速，增加電源電壓可以提高電機(jī)的轉(zhuǎn)速。但是需要注意的是，電源電壓的波動(dòng)會(huì)影響電機(jī)的調(diào)速精度。

調(diào)節(jié)磁通量：通過改變勵(lì)磁電流可以改變磁通量，從而改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。增加勵(lì)磁電流可以增強(qiáng)磁通量，提高電機(jī)的轉(zhuǎn)速，反之則可以降低電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

改變電樞電壓：通過改變電樞電壓可以改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。增加電樞電壓可以提高電機(jī)的轉(zhuǎn)速，降低電樞電壓可以降低電機(jī)的轉(zhuǎn)速。這種方式調(diào)速精度較高，但需要注意電源電壓的波動(dòng)會(huì)影響調(diào)速效果。

采用PWM(脈寬調(diào)制)技術(shù)：通過改變PWM信號(hào)的占空比可以改變電機(jī)的平均電壓，從而改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。這種方式既可以實(shí)現(xiàn)寬范圍調(diào)速，又可以有效抑制電流諧波，提高電機(jī)效率。

采用速度傳感器和控制器：通過速度傳感器和控制器可以精確控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速和輸出轉(zhuǎn)矩。這種方式可以實(shí)現(xiàn)高精度、高動(dòng)態(tài)性能的調(diào)速控制。

串激電機(jī)在結(jié)構(gòu)方面的創(chuàng)新改進(jìn)方式有以下幾種：

優(yōu)化定子和轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)：通過改變定子和轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)，可以提高電機(jī)的效率和性能。例如，可以改變定子鐵心的形狀和材料，以優(yōu)化勵(lì)磁繞組的磁場(chǎng)分布，提高電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。同時(shí)，可以優(yōu)化轉(zhuǎn)子鐵心的形狀和材料，以減小電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和提高電機(jī)的響應(yīng)速度。

增加散熱裝置：由于串激電機(jī)在運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的熱量，因此增加散熱裝置可以有效地降低電機(jī)溫度，提高電機(jī)的可靠性和壽命。例如，可以在電機(jī)外部增加散熱片或散熱器，或者在電機(jī)內(nèi)部增加冷卻通道，以提高電機(jī)的散熱性能。

采用新型材料：采用新型的材料可以改善串激電機(jī)的性能和效率。例如，采用高導(dǎo)磁材料可以改善勵(lì)磁繞組的磁場(chǎng)分布，提高電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。同時(shí)，采用輕量化材料可以減小電機(jī)的重量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，提高電機(jī)的響應(yīng)速度。

增加傳感器和控制系統(tǒng)：通過增加傳感器和控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的精確控制和優(yōu)化運(yùn)行。例如，可以添加速度傳感器和控制器來精確控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速和輸出轉(zhuǎn)矩;可以添加位置傳感器和控制器來精確控制電機(jī)的位置和運(yùn)動(dòng)軌跡。