直流电机发展历史.doc

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1、1发展历史直流马达(directcurrent,DCmotor)可以说是最早发明能将电力转换为机械功率的电动机，它可追溯到MichaelFaraday所发明的碟型马达。法拉第(Faraday)的原始设计具后经由迅速的改良，到了1880年代已成为主要的电力机械能转换装置，但Z后由于交流电的发展，而发明了感应马达与同步马达，直流马达的重要性亦随Z降低。直到约1960年，由于SCR(单向可控硅)的发明、磁铁材料、碳刷、绝缘材料的改良，以及变速控制的需求FI益增加,再加上T业自动化的发展，直流马达驱动系统再次得到了发展的契机，到了1980年直流伺服

2、驱动系统成为自动化工业与精密加工的关键技术。扭矩与功率将力施于一可旋转Z连杆，则此连杆将会旋转，扭矩即为造成此一旋转运动Z力，定义为:如果扭矩固定不变，则P=T・s(2.3)p=2=T.p-T-[Watt;Nm,rad/sec]pivotp•Torque(N-m)T=Fr[Nm;N、rri]Applyingaforce”toaleverwithradiusrwillproduceatorquetoFratthepivotpoint.(耳F)二Fg・Ff厂•Work(Joule)W-TO[JoulqNrnracl]Workisdefined

3、asatorqueactingthroughagivenangulardisplacement.•Power(Watt)Powerisdefinedasworkdoneinagiventime.图2.1扭矩(torque)、功(work)与功率(power)牛顿定律(Newton'sLaw)線性運動旋轉運動书：質量a:加速度F:力(force)度叩一rv_Osrtx量加矩慣角扭•r•rJaT力(force)F=m・a扭矩(torque)T=Ja功(work)W=[F-dyY:移動之距離功(work)W=Td0©:移動之距離功率(power

4、)p=^L.=—(Fy)dtdt如果嗚定值功率(power)P=—=—(%)dtdt如果號定｛dtTo)1watt=1Joule/sec1horsepower(HP)二746watts在变圧器、马达与发电机的运作过程中，能量常由一种型式转换为另一种型式，这种转换过程的基本机制即在于电磁场(electro-mechanicalfield)o电场的变化在适当的情况下将造成感应的磁场，反Z亦然，因而在电磁的交互作用中达到能量转换的冃的。一个变化的磁场在其切割的线圈上将产生感应电圧，这是变压器的基本工作原理。一根载有电流的导线如置于磁场屮，则将感应

5、一力施于其上，这是马达运转的基本原理。一根在磁场屮移动的导线则将在导线上产生感应电压，这是发电机运转的基本原理。安培定律^=dl=lnet(2.4)载有电流的导线会在其周围形成磁场，具关系即为(2.4)所示的安培定律，其中H为由净电流厶砒所造成的磁场强度(magneticfieldintensity),单位为ampere-turns/meteroN-I=N-ic(2.5)其中〃为磁场强度向量〃的大小，由此可计算出〃为Nd(2.6)pH(2.7)“称Z为导磁性材料的导磁率(permeab订ity)。真空的导磁率定义为“。其值为“°=4”xl(

6、TF//(2.8)其它的物质相对丁•真空的导磁率称Z为相对导磁率(relativepermeability)定义为(2.9)相对导磁率可用来评估一种导磁材料其磁化容易的成度，例如钢(steel)常用于马达的制造,其相对导磁率约介于2000〜6000Z间，这表示同样的电流，如果采用硅钢片作为铁心则较空心的线圈能产2000〜6000倍的磁通量，空气的导磁率与真空儿乎是相同的。由于铁心的导磁率相当高，因此在图2.2中的磁力线绝大部份均在铁心Z内，祗有极小部份的漏磁通(leakageflux)流失丁•周围的空气中。如图2.2所示Z铁心，其内部Z磁通

7、密度〃为(2.10)在一指定面积内的磁量则可计算为B-dAA(2.11)dA(2.12)由(2.12)与(2.15)可知:卩=IR(2・⑶F=Ni(2.14)(2.15)R-亠0(2.16)F=Ni(a)(b)/oo直流馬達的分解HyXMXOXKKLXKZAMEXr・UUC1DXX1AZUKXZaATTA25KJSLTKUIXJCAOSOr^raxrxx>dckzscoxxjiRI^nCLDSX^CCOTXRCASK)?XXNZXDiXZNZZWVX^unuurrisoaKMrTT.?WTMZnww?RKQ："KM^T.n«TMSmwniS

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