直流电机的工作原理.doc

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1、直流电机的工作原理中国减速机网  2009-6-1017:23:45  　一、直流发电机工作原理  　　直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应的交变电动势，靠换向器配合电刷的换向作用，使之从电刷端引出时变为直流电动势的原理。  　　感应电动势的方向按右手定则确定（磁感线指向手心，大拇指指向导体运动方向，其他四指的指向就是导体中感应电动势的方向。）  　　在图1.1所示瞬间，导体ab、cd的感应电动势方向分别由b指向a和由d指向c。这时电刷A呈正极性,电刷B呈负极性。  　　图1.1直流发电机原理模型  　　当线圈逆时针方

2、向旋转180°时，这时导体cd位于N极下，导体ab位于S极下，各导体中电动势都分别改变了方向。  　　图1.2直流发电机原理模型  　　从图看出，和电刷A接触的导体永远位于N极下，同样，和电刷B接触的导体永远位于S极下。因此，电刷A始终有正极性，电刷B始终有负极性，所以电刷端能引出方向不变的但大小变化的脉振电动势。如果电枢上线圈数增多，并按照一定的规律把它们连接起来，可使脉振程度减小，就可获得直流电动势。这就是直流发电机的工作原理。  　　二、直流电动机的工作原理  　　导体受力的方向用左手定则确定。这一对电磁力形成了作用

3、于电枢一个力矩，这个力矩在旋转电机里称为电磁转矩，转矩的方向是逆时针方向，企图使电枢逆时针方向转动。如果此电磁转矩能够克服电枢上的阻转矩（例如由摩擦引起的阻转矩以及其它负载转矩），电枢就能按逆时针方向旋转起来。  　　图1.3直流电动机的原理模型  　　当电枢转了180°后，导体cd转到N极下，导体ab转到S极下时，由于直流电源供给的电流方向不变，仍从电刷A流入，经导体cd、ab后，从电刷B流出。这时导体cd受力方向变为从右向左，导体ab受力方向是从左向右，产生的电磁转矩的方向仍为逆时针方向。  　　图1.4直流电动机原理

4、模型  　　因此，电枢一经转动，由于换向器配合电刷对电流的换向作用，直流电流交替地由导体ab和cd流入，使线圈边只要处于N极下，其中通过电流的方向总是由电刷A流入的方向，而在S极下时，总是从电刷B流出的方向。这就保证了每个极下线圈边中的电流始终是一个方向，从而形成一种方向不变的转矩，使电动机能连续地旋转。这就是直流电动机的工作原理。  　　永磁无刷直流电机控制器设计  　　1引言  　　随着人们生活水平的提高，产品质量、精度、性能、自动化程度、功能以及功耗、价格问题已经是选择家用电器的主要因素。永磁无刷直流电机既具有交流伺

5、服电机的结构简单、运行可靠、维护方便等优点，又具备直流伺服电机那样良好的调速特性而无机械式换向器，现已广泛应用于各种调速驱动场合。MOTOROLA第二代电机控制专用芯片的出现，给永磁无刷直流电机调速装置的设计带来了极大的便利。这些芯片控制功能强，保护功能完善，工作性能稳定，组成的系统所需外围电路简单，抗干扰能力强，特别适用于工作环境恶劣，对控制器体积，价格性能比要求较高的场合。  　　2控制器结构与原理  　　2.1控制器结构  　　MC33035是MOTORLORA公司研制的第二代无刷直流电机控制专用集成电路，加上1片M

6、C3309电子测速器将无刷直流电动机的转子位置信号进行F/V转换，形成转速反馈信号，即可构成转速闭环调节系统。外接6个功率开关器件组成三相逆变器，就可驱动三相永磁无刷直流电机，控制器电路构成，如图1所示，图中S1控制电机转向，S2控制系统起停，S3选择系统开环或闭环运行，S4控制系统制动，S5选择转  　　子位置检测信号为60°或[1]120°方式，S6控制系统的复位。电位器RP1用以设定所需电机转速，发光二板管L1用作故障  　　指示，当出现不正常的位置检测信号、主电路过流、3种欠电压之一（芯片电压低于9.1V，驱动电路

7、电压低于9.1V，基准电压低于4.5V）、芯片内部过热、起停端低电平时，L1发光报警，同时自动封锁系统。故障排除后，经系统复位才能恢复正常工作。  　　2.2控制原理  　　从电机转子位置检测器送来的三相位置检测信号（SA,SB,SC）一方面送入)MC33035，经芯片内部译码电路结合正反转控制端、起停控制端、制动控制端、电流检测端等控制逻辑信号状态，经过运算后，产生逆变器三相上、下桥臂开关器件的6路原始控制信号，其中，三相下桥开关信号还要按无刷直流电机调速机理进行脉宽调制处理。处理后的三相下桥PWM控制信号（Ar,Br,

8、Cr）经过驱动电路整形、放大后，施加到逆变器的6个开关管上，使其产生出供电机正常运行所需的三相方波交流电流。  　　另一方面，转子位置检测信号还送入MC33039经F/V转换，得到一个频率与电机转速成正比的脉冲信号FB。FB通过简单的阻容网络滤波后形成转速反馈信号，利用MC33035中的误差放大器即可构