串激电机技术指导

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1、交直流两用电机资料小型电机的分类、市场电机的基本原理直流电机（共通、关联）交直流两用电机（单相串励换向器电机）附录1小型电机的分类、市场2电机的分类ブラシレス3小型电机的分类及定义ブラシレス小型电机的分类与定义（除玩具用电机）4小型电机的生产情况モータ技術家电AV机器AV测试其它汽车相关图1.6各种用途的生产台电机图1.6小型电机各种类的生产情况其它交流电机有刷直流电机DC伺服电机0.3%步进电机5.2%无铁心电机3.6%无碳刷电机4.1%其它直流电机15.2%感应电机12.8%直流电机交流电机5未来预测モータ技術市场图1.7各种小型电机的种别预测MM（有刷微型

2、电机）BL（无刷电机）STP（步进电机）SDC（DC&串激电机）1φ（单相电机）SHAD（罩极电机）LIN（线性传动装置、特殊电机）6电机的基本原理7交变磁场与旋转磁场モータ技術图3.1交变磁场图3.1旋转磁场8力矩的产生原理图3.5夫累铭（fleming）左手法则最基本的电磁力是如图3.5所示的夫累铭左手法则而产生，当磁场B中所置的长度为l的导体上流通电流I时，载流导体所受的作用力F为：F=IBl图3.5夫累铭左手法则9电机存在的3种力矩モータ技術电磁力中除了导体所受的作用力外，还有铁心及永久磁石所受的作用力，严格来说，微小部分所受的作用力可用下式（3.13）来

3、表示。在这里，i：电流密度，B:磁密，H：磁场的强弱，ur：可逆透磁率，J：磁化的强度。与此式中的3种力矩对对应的有3项，与式(3.13)相同，第1项是载流导体所受的作用力，在后面会讲到如果绕组向无铁心电机一样全部在磁场中，那么就可以考虑只有这种力在作用。第2项是铁心表面所受的作用力，在铁心槽内绕线的电机，基本上是以这种力在作用。第3项是永久磁瓦的磁极所受的作用力，永久磁瓦转子因为受此力而转动。10电机存在的3种力矩モータ技術但是，要用此式根据作用点的电磁力直接计算力矩一般是比较困难的，所以通常是使用虚功原理（移动微小距离时的工作与那时的磁场能量变化量是相等）根据积蓄

4、磁气能量Wm的变化，以下式(3.14)为基础进行计算的情况比较多。气隙面的吸引力（法向力）F是在气隙长度的变化方向X、微分积蓄磁气能量Wm而得出的。旋转力矩（发生力矩）T同样地是在旋转方向θ、处微分积蓄磁气能量Wm而得出。这个计算的具体方法就是终章中所示的FEM有限要素法解析。如上所述，电机中有导体、铁心、永久磁瓦这3个发生力矩的要因。总之，电机上存在着含磁阻力矩、波动力矩的3种力矩发生要因。11法向力与切向力モータ技術中所积蓄的能量，X是位移量，这叫做假相位移原理。电机的话，其力的发生是在气隙面进行的。图(a)是表示气隙附近的概略图，在这里，W是磁气能量，X是旋转角

5、或是气隙长的变化。作为发生力，与气隙面垂直方向的吸引力Fn（叫做法向力NormalForce）绝对要多，但如图(b)所示的圆筒结构的对称设计时，与上下、左右的气隙面垂直所发生的磁气吸引力相互打消，合成值基本为0。与此相对的，与气隙面平行的成分Ft（切向力TangentialForce）虽然只是法向力的几分之1，但全周积分后的合成值便成了电机的发生力矩了。作为一种物理现象的力F、其发生是遵循的大法则，在这里，W是磁场法向力与切向力法向力与切向力12电机力矩的2个基本モータ技術在这里我们对电机力矩的2个基本做进一步进行思考。首先，设想一下永久磁石间相互极引和排斥的关系，图

6、3.6中表示定子磁极（上侧S-N2）和转子（下侧N1）的相对相位角和发生力矩的关系。力矩发生的基本原理是[异极相吸、同极相斥]，总之让上下磁极中心（磁瓦中心）保持一致而产生力。图3.5力矩与相位角度的关系（力矩角）图3.6N、S磁瓦中心的偏移角Ө与法向力的关系13直流电机（共通、关联）14直流电机的结构图4.7音响机器用微型电机的结构图例图4.7中的微型电机，罗列其零部件名称：①轴、②定子磁气机壳、③绝缘端盖、④⑤轴承、⑥绕组、⑦转子铁心、⑧整流子、⑨定子永久磁石、⑩碳刷防震用减震器、⑾环形可调电阻。15直流电机的结构图4.8有槽标准型DC电机图4.8中的有槽转子DC

7、电机，其结构包括①有槽转子铁心、②整流子、③转子绕组、④碳刷、⑤永久磁石。此结构的特征是，转子绕组与整流子片数做多，从设计上可提高电压，输出可做到几十～几百W。16直流电机绕组接线モータ技術星形接线与三爪接线对3槽电机的接线方式进行简单地说明，槽内绕组所产生的感应电压因其绕组的接线方式不同，输给碳刷端子上的电压也会不同。其代表性的接线方式如图4.4的星形接线和三爪接线。各槽内的绕组感应电压e是相同的，但碳刷间出现的合成电压(a)和(b)是不同的。星形连线图(a)是通过N（称为中性点）将各绕组的一端共同连接，所以碳刷端子上出现的电压就只是2个绕组的和2