有刷直流电机的结构与原理

  这是无刷电机技能手册系列的第2部分，它解说了有刷电机的结构和作业原理以供比较。接下来咱们将解说无刷电机。

  在解说无刷电机的作业原理之前，咱们先介绍一下无刷电机的前身——直流电机的结构和滚动原理。DC电机是direct-current motor的简称，望文生义便是施加直流电压旋转的电机。

  永磁于定子内，坐落定子中心的是包括绕组的转子。转子包括数个绕组，两端与换向器相连。电流经过与电刷触摸的换向器流过绕组。该结构是这样的结构，转子的旋转切换换向器片与电刷触摸，而且电流流过的绕组也顺次切换，然后持续旋转。

  使电流流过放置在磁场中的导体会使导体遭到力(电磁力)。依据弗莱明左手规律，磁场、电流和电磁力的方向彼此正交。这种情况下发生的电磁力与磁场强度、磁导率和电流值成正比。

  磁导率μ是表明物质被磁化难易程度的系数，磁场强度H与磁导率μ的乘积称为磁通密度B。

  在图 2.3 所示的简化模型中，一对永磁体的北极和南极彼此面临。单个线圈绕组坐落永磁体之间，该结构答应它绕点划线自在旋转。线圈的两端衔接到与电刷触摸的换向器。电刷衔接到直流电源，电流从正极供给，经过线圈回来

  为了解说电机的旋转原理，咱们假定图 2.3 中所示绕组的方向是初始点(0°)。

  1、电流i流经电刷和换向器抵达磁场内的线、依据弗莱明左手定则，电磁力F在北极侧的导体中向上运动，在南极侧的导体中向下运动，线圈顺时针旋转。

  别的，假定旋转轴中心到导体的间隔为r，因为线个导体，所以作用在旋转轴上的力矩T为：

  扭矩常数Kt是电机固有的值。由式(2.3)可知，直流电机的转矩与电流成正比。

  直流电机的速度-转矩特性如图 2.6 所示。在无负载状况(轴上没有负载)下到达最高速度，而且跟着负载扭矩的添加，转速

  ，这种特性会导致在负载扭矩和电机输出扭矩处于平衡状况时发生旋转。例如，假如以电压V1施加负载转矩TL，则转速为N1。

  别的，如式(2.3)所示，发生的转矩与电流成正比。因而，跟着外加电压从V1→V2→V3的添加，电机电流添加，速度-转矩特性发生显着的改变。假如施加的电压从 V1 变为 V2 再到 V3，在稳定的负载转矩 TL 下，转速将从 N1 变为 N2 然后变为 N3。假如外加电压为V1，负载转矩从T1添加到T2或T3，电机将中止，但假如外加电压从V1变为V2或V3，电机发生的转矩变为T2或T3，为此原因是电机能够在 Ns 的稳定转速下运转。

  因为直流电机只需衔接直流电源即可运转，因而可用于多种运用。但是，因为电刷与换向器彼此滑动会导致电刷磨损，因而就需要对磨损粉进行整理、替换电刷等定时保护。跟着电机运用数量的添加，保护渐渐的变困难，这就添加了对长寿命免保护电机的需求。

  在本技能手册-无刷电机系列的下一部分，咱们将解说无刷电机的结构和原理，并与有刷电机作比较。请订阅此博客以收到未来帖子的告诉!