《驱动电动机》PPT课件

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1、第3章驱动电动机3.1直流电动机3.2三相异步电动机的工作原理及特性3.3步进电动机3.4直流伺服电动机3.5交流伺服电动机3.1直流电动机3.1.1直流电动机的结构和工作原理1．直流电动机的结构直流电动机由定子和转子两大部分组成。直流电机运行时静止不动的部分称为定子，定子的主要作用是产生磁场，由机座、主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装置等组成。运行时转动的部分称为转子，其主要作用是产生电磁转矩和感应电动势，是直流电机进行能量转换的枢纽，所以通常又称为电枢，由转轴、电枢铁心、电枢绕组、换向器和风扇等组成。图3－1是直流电机的纵剖面图，图3－2是横剖面示意图。图3-1直流电机的纵剖面图图3

2、-2直流电机横剖面示意图1）定子部分(1)主磁极。主磁极由主磁极铁心和励磁绕组两部分组成，其作用是产生气隙磁场。铁心用0.5～1.5mm厚的钢板冲片叠压铆紧而成，上面套励磁绕组的部分称为极身，下面扩宽的部分称为极靴，极靴宽于极身，既可以使气隙中磁场分布比较理想，又便于固定励磁绕组。励磁绕组用绝缘铜线绕制而成。励磁绕组套在极身上，再将整个主磁极用螺钉固定在机座上。(2)换向极。两相邻主磁极之间的小磁极叫换向极，也叫附加极或间极。换向极的作用是改善换向，减小电机运行时电刷与换向器之间可能产生的火花。换向极由换向极铁心和换向极绕组组成。换向极铁心一般用整块钢制成，对换向性能要求较高的直流电机，换向

3、极铁心可用1.0～1.5mm厚的钢板冲制叠压而成。换向极绕组用绝缘导线绕制而成，套在换向极铁心上。整个换向极用螺钉固定于机座上。换向极的数目与主磁极相等。(3)机座。电机定子部分的外壳称为机座，见图3-1中的3，一方面机座用来固定主磁极、换向极和端盖，并对整个电机起支撑和固定作用，另一方面也是磁路的一部分，借以构成磁极之间磁的通路，磁通通过的部分称为磁轭。为保证机座具有足够的机械强度和良好的导磁性能，一般为铸钢件或由钢板焊接而成。(4)电刷装置。电刷装置用以引入或引出直流电压和直流电流。电刷装置由电刷、刷握、刷杆和刷杆座等组成。电刷放在刷握内，用弹簧压紧，使电刷与换向器之间有良好的滑动接触，刷

4、握固定在刷杆上，刷杆装在圆环形的刷杆座上，相互之间必须绝缘。刷杆座装在端盖或轴承内盖上，圆周位置可以调整，调好以后加以固定。2）转子(电枢)部分(1)电枢铁心。电枢铁心是主磁通磁路的主要部分，同时用以嵌放电枢绕组。为了降低电机运行时电枢铁心中产生的涡流损耗和磁滞损耗，电枢铁心用0.5mm厚的硅钢片冲制的冲片叠压而成，冲片的形状如图3-3所示。叠成的铁心固定在转轴或转子支架上，铁心的外圆开有电枢槽，槽内嵌放电枢绕组。图3-3电枢铁心冲片(2)电枢绕组。电枢绕组的作用是产生电磁转矩和感应电动势，是直流电机进行能量变换的关键部件。它由许多线圈按一定规律连接而成，线圈用高强度漆包线或玻璃丝包扁铜线绕成

5、，不同线圈的线圈边分上下两层嵌放在电枢槽中，线圈与铁心之间和上、下两层线圈边之间都必须妥善绝缘，为防止离心力将线圈边甩出槽外，槽口用槽楔固定。(3)换向器。在直流电动机中，换向器配以电刷，能将外加直流电源转换为电枢线圈中的交变电流，使电磁转矩的方向恒定不变；在直流发电机中，换向器配以电刷，能将电枢线圈中感应产生的交变电动势转换为正、负电刷上引出的直流电动势。换向器是由许多换向片组成的圆柱体，换向片之间用云母片绝缘，换向片的紧固通常如图3-4所示，换向片的下部做成鸽尾形，两端用钢制V形套筒和V形云母环固定，再用螺母锁紧。图3-4普通换向器(4)转轴。转轴起转子旋转的支撑作用，需有一定的机械强度和

6、刚度，一般用圆钢加工而成。2．直流电动机的工作原理任何电机的工作原理都是建立在电磁力和电磁感应基础之上的，直流电动机也是如此。直流电动机工作时电刷两端外加直流电源，转子上同轴连接机械负载。如图3-5所示，电机作为电动机运行时，由直流电源把直流电能经电刷A、B引入电机，在图3-5（a）所示的瞬间，导体a的电流方向为⊙，导体b的电流方向为，载流导体在磁场中受到电磁力作用，方向由左手法则确定，a、b导体所受的电磁力对轴形成一个顺时针方向的转矩（电磁转矩），当电磁转矩大于阻力矩时，电枢沿顺时针方向旋转。图3-5直流电动机的工作原理直流电机的电枢电势Ｅa是指电机正负电刷间的电势，电枢电势可用下式表示：

7、（3-1）式中，Ce为直流电机的电势常量，与电机的结构有关，（P为电机的极对数；N为电枢的总导体数；a为并联支路对数）;Φ为正、负电刷间的磁通;n为电机的转速。电枢绕组感应电势的方向，用右手法则判定。直流电机电枢绕组中的电流与磁通Φ相互作用，产生电磁力和电磁转矩。电磁转矩T是指电枢绕组中每根导体所受电磁转矩的和。电磁转矩可用下式表示：（3-2）式中,CT为直流电机的转矩常量，与电机的结构有关,Φ