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关于电机

What is a Motor?

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电机的基础知识

第1章
重新认识电机的体系

1-3-1 直流电机

直流电机(direct-current motor)的英文可简写成 DC motor ,因此,也称为DC电机。本书中也使用直流电机这一术语。
直流电机的转矩与定子产生的磁场强度和流向转子的电流之积成正比。定子发生的励磁形成的磁束称为励磁束(field flux)。
另一方面,有时会将转子称为电枢(armature),将其电流称为电枢电流。amateur并不是业余爱好者(armature)的意思,而是产生用于发生转矩的电流的装置。
直流电机大致可分成使用永久磁铁的永磁励磁型和不使用永久磁铁的电磁铁励磁型2种。

图1.3电机分类表

[1]-(1) 永磁励磁型直流电机

永磁励磁型 直流电机(permanent-magnet DC motor)是使用永久磁铁的电机,包括模型用电机及汽车辅助发动机用电机等,是全球使用量最多的电机。

图1.4永磁磁场电机和直流电机

永磁励磁型直流电机根据电枢(转子)的形式分成以下3种。

  • 切槽式(slotted type)
  • 无槽式(slotless type)
  • 空心式(coreless type)

③的空心式也称为动圈型(moving-coil type)。

以上电机的详细情况及永久磁铁的种类与特性的关系,将在第2章介绍。

[1]-(2) 电磁铁励磁型直流电机

图 1.5电磁铁励磁电机的拆解照片

利用电磁铁产生励磁束型的电机见图1.5。电磁铁励磁型直流电机 (winding-field DC motor)主要用于输出为1个马力(约750W)的中型以及以上的大型产品。

按照磁场线圈和电枢线圈之间的接线方式不同,还可以分成以下3种(参照图1.6)。

[1]-(2)-① 并激电机

并激电机(shunt motor)由图1.5所示的集中绕组定子和整流子转子构成,并联磁场(定子)线圈和电枢(转子)线圈(图1.6①)。
具有即使负载(施加在电机轴上的负荷)发生变动,转速也不会变化太大的特征。这种特性一般称为并激特性。

[1]-(2)-② 串激电机

图 1.6电磁铁励磁电机的3种型号

串激电机(series motor)将磁场线圈和电枢线圈进行串联(图 1.6②)。
其特征是转速会随着负载变化而发生较大变化。启动时或低速时会发生较大的扭矩,负载下降时,转速提高。
这种特性一般称为串激特性。这种特性会被用于吊车、电车及升降机等特定用途。
现在已被利用变频器对感应电机及同步电机进行可变速控制的方法所取代。
这种电机如在整流子型电机(后述)中所介绍的那样,也可以利用交流电旋转。但,作为直流电机进行设计的电机,如果使用交流,铁损等损耗会增加,因此,会异常发热。
那么,通过切换磁场线圈与电枢线圈的接线可以改变成并激电机或串激电机吗?
从结论来讲,没有实用性。 这是因为,并激电机的磁场线圈缠绕了多个细电线(电阻值大),而串激电机的磁场线圈只缠绕了少量粗电线(电阻值小)。
对串激电机的磁场线圈和电枢线圈进行并激接线的话,则励磁电流会过大,导致烧毁。对并激电机的磁场线圈和电枢线圈进行串激接线的话,则励磁电流会过大,导致烧毁。

[1]-(3)-③ 他励电机

他励电机(separate-field motor)将磁场线圈和电枢线圈连接到其它电源上(图 1.6③)。
通过分别控制两个线圈的电流来获得较广范围的速度控制。