马达培训资料

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电机的教学内容
1 电机的知识简介
2 电机分类及结构
3 电机基本工作原理及旋转磁场的产生和特性 4 电机的检测
5 电机的质量控制
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电机的知识简介
什么是电机？ • 是指依据电磁感应定律实现电能和机械能转换或传递的一 种电磁装置。电机包括电动机和发电机和变压器，我们这 里讲的电机是指“电动机”，俗称马达，英文单词为 “Motor”，电机在我们日常生活应用极其广泛，一般来说， 只要能动的就有电机在工作。 • 电能转化为机械能，而发电机（代号G）是将机械能转化 为电能，两者之间是可逆的。
笼型转子
n n0
S
电机基本工作原理及旋转磁场的产生 和特性
二、串激电机 • 1、定子绕组通过定子铁心建立激磁磁场。 • 2、电枢绕组与激磁绕组串联（激磁电流与电枢电流相同。 （If=Ia） • 3、电压平衡公式： U=E+ Ia（Ra+Rf）+△Ub E：电枢绕组感应电势，Ra：电枢绕组电阻， Rf： 激磁绕 组电阻，△Ub ：碳刷与换向器间电压降 • 4、感应电势 • 5、电磁转矩 • 6、转速
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鼠笼转子结构
• 鼠笼转子
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电机结构（感应电机）
电机结构
定子
转子
气隙
其他部分
感应电机的三维爆炸图
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简单感应电机内部结构
转子
螺钉 螺母 弹垫
定子
轴承
波形垫圈 端盖
槽绝缘
定子绕组
电机的组成结构
二、串激电机 主要由转子组件（Armature）、定子组件(Stator)、碳刷组 件、支架组件（bracket）或端盖组件组成。 • 转子组件：由轴芯、转子铁芯、换向器（commutator整流 子）、槽纸、漆包线（电子线）、槽楔组成。 • 定子组件：由定子铁芯、槽纸、线架(bobbin)、漆包线、 电子元器件（电容、电感、保护器）、接插件（端子 terminal）等组成。 • 支架组件：主要由支架、轴承组成 ，刷架，刷握，碳刷等 转子与定子之间通过碳刷连接，定子与转子与支架通过螺 钉来连接
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电机的分类
• 1、按体积大小：可以分为巨型电机（大功率发电机）、大
型电机、中小型电机、微特电机。 • 2、按工作电源划分：可以分为直流电机（DC）和交流电 机（AC）和交直流两用电机，而交流电机又可分为单相电 机（家电用，如我国市电220V/50HZ）和三相电机（工业 用电，380V）
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电机的分类
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电机的检测项目
• 性能测试：
•
•
•
• •
空载性能：转向：左旋（CCW）和右旋（CW）空载电流、空载功率、空 载转速、火花、环火、噪音（dB）、振动（um/s或mm/s）、低压起动 安全测试： 耐压测试、绝缘测试、过载测试、潮态测试 尺寸测量： 轴伸、游距（虚位）、电机总长 负载性能测试： 负载电流、负载功率、负载转速、扭矩（N/m）、功率因素 非正常测试: 短期寿命测试、长期寿命测试 其它测试： 叠落测试、螺钉扭力测试、引出线拉脱力测试、塑料支架冲击测试（焦 耳），温升测试、堵转测试 ，寿命测试（耐久测试）：
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电动机的主要性能指标
1、空载输入电流：是指电机在额定工作电压、额定电源频率、额 定电容下、空载运行（轴上输出功率为零）情况下，流入电 动机的电流称为空载电流。单位：A或mA。 2、空载输入功率：是指电机在额定工作电压、额定电源频率、额 定电容下、空载运行（轴上输出功率为零）情况下，输入电 动机的功率。这部分功率消耗主要表现在磁场储能，定、转 子绕组铜耗和铝耗，交变磁通在铁芯损耗，通风、轴承磨擦 产生机械损耗。单位：W（瓦） 3、负载输入电流：是指电动机在额定工作电压、额定电源频率、 额定电容、带额定负载运行在额定转速下，所输入电机的电 流。单位：A或mA。 4、额定输出功率：是指电动机在额定电压、额定电源频率、额定 电容、带额定负载运行在额定转速下，轴伸所输出的有功功 率。单位：W（瓦）
• 3、按结构和工作原理：直流电机、异步电机、同步电
机。 （1）直流电机又可分为有刷电机和无刷电机； A、有刷又可分为永磁直流电机和电磁直流电机。 B、电磁直流电机又可分为：串励直流电动机、并励 直流电动机、他励直流电动机、互励直流电动机。 （2）异步电动机又可分为感应电动机和交流换向器电动 机。 A、感应电机又可分为：三相异步电动机、单相异步 电动机和罩极电动机 B、交流换向器电动机又可分为：单相串励电动机 （串激）、交直流两用电动机
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串激电机的换向
• 电机的换向
不是指转向换向，而是指 电流的换向。右图可以简要 说明串激电机的换向。换向 周期很短，约为T=0.0001~ 0.0002秒。短时间的换向 比较困难，最容易产生火花
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换向火花的等级
• 我国电机基本标准规定了
右图所示的五种火花等级， 小家电用电机一般要求火 花等级不大于1 1/2
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Biblioteka Baidu
电机结构（吸尘器用串激电机）
TCO
Carbon Brush and Holder Shell Armature Stator
diffuser
Fan Fan cover
Commutator
Bearing
Windings
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电机常用材料
• • • • • • •
轴芯：A3钢、45钢或GrNi钢，一般采用调质或淬火处理。 定转子铁芯：常用材质有矽钢片、硅钢片、冷轧板、铁板 槽纸：常用材质有聚酯薄膜、DMD、NHN、青稞纸 槽栔：常用有橡胶、聚酯薄膜、含氧玻璃布纤维板，红钢纸 漆包线：常用材质有铜、铝、铜包铝 换向器：主要成分为铜和电木粉，另外还含有少量的银
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电动机的主要性能指标
5、温升：指电动机在特定测试条件下运行，内部 绕组与铁芯部分的温度相对于测试环境温度的 升高值。目前较常用的测试温升方法为温度计 法、埋置热电偶法及电阻法。 6、噪音：电机噪音可分为机械噪音和电磁噪音。 机械噪音通常由电机装配不良定、转子摩擦及 轴承声等形成。电磁噪音通常由定、转子气隙 不均匀或磁场过于饱和造成，定、转子气隙不 均匀受装配零部件同轴度的影响较大，磁场过 于饱和受所设计功率较大电机的材料限制造 成。噪音用分贝dB表示。 7、电机的热分级（绝缘等级）
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电机的相关标准
1, IEC 60034-1,EN 60034-1 旋转电机基本技术要求 2, EN 60529 电机外壳防护等级 3, IEC 60072 旋转电机的尺寸和额定功率 4, EN 50262 出线孔螺纹尺寸 5, EN 50347 标准尺寸和功率值 UL相关标准 UL1004, UL1017..
• • • • • • •
GB/T 70.1-2000 内六角圆柱头螺钉 GB/T 93-1987 标准型弹簧垫圈 GB/T 230.1-2004 金属洛氏硬度试验 第1 部分 试验方法 GB/T 1800.4-1999 极限与配合 标准公差等级和孔、轴的极限偏差表弹 GB/T 1958-2004 产品几何量技术规范（GPS） 形状和位置公差 检测规定 GB/T 2423.5-1995 电工电子产品环境试验 第二部分：试验方法 试验Ea 和导则：冲击 GB/T 2423.10-1995 电工电子产品环境试验 第二部分：试验方法 试验Fc和导则：振动(正 弦） • GB/T 2423.17 电工电子产品基本环境试验规程 试验Ka:盐雾试验方法 • GB/T 3077-1999 合金结构钢 • GB/T 4942.1-2006 旋转电机整体结构的防护等级（IP代码） 分级
Motor knowledge Martin 2012-08-20 Version : A
Global Operations Major Appliances
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欢迎大家到来，请多多指教
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Purpose
1、让大家了解电机的结构和工作原理；
2、了解电机的分类及用途
3、对电机有个比较客观的认识 4、了解电机一些检测项目
碳刷：主要由碳粉、沥青或树脂、粘接剂组成，另为了增加导 电性，还增加了少量的铜和银粉。 • 端盖或支架：主要材质有铝、铁、工程塑料（PPS、 PA66） • 轴承分为滚动轴承、滑动轴承：材质有铜基、铁基、铜铁基。
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电机常用漆包线
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电机常用漆包线
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电机基本工作原理及旋转磁场的产生 和特性
•
n0
N
f
i e
右手定则?
发电机
n
左手定则?
电动机
S
转子的转动示意图
感应电机转子转动的原理
交流电通入定子绕组
旋转磁场（n＝60f/p）
转子导条切割磁力线 电磁感应原理 转子导条产生感应电动势 转子导条产生感应电流 转子导条受电磁力和转矩 转子转动
在定子和转子的气隙内
N
e＝B.l.v 转子导条是闭合的 F＝B.i.l
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电机的分类
• 4、按起动与运行方式：电容起动式单相异步电动机、电
容运转式单相异步电动机、电容起动运转式单相异步电动 机和分相式单相异步电动机。 5、按用途划分：驱动用电动机和控制用电动机。 （1）驱动用电动机：电动工具用电动机（钻孔、抛光、 切割）和家电用电动机（电风扇、洗衣机、电吹风）； （2）控制用电动机又可分为伺服电动机和步进电动机。
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电机的防护等级（IPxx）
采用标准GB4942.1 IEC３４－５
• 电机防护等级（第一位数字）的分级和它的定义 • 具体说明如下：
0 无防护 没有专门的防护 1 防护大于50mm的固体 能防止直径大于50mm的固体异物进入壳内。能 防止人体的某一大面积部分（如手）偶然或意外地触及壳内带电或运动部 分，但不能防止有意识地接近这些部分 2 防护大于12mm的固体 能防止直径大于12mm的固体异物进入壳内。能 防止手指触及壳内带电或运动部分① 3 防护大于2.5mm的固体 能防止直径大于2.5mm的固体异物进入壳内。能 防止厚度或直径大于2.5mm的工具、金属线等触及壳内带电或运动部分① ② 4 防护大于1mm的固体 能防止直径大于1mm的固体异物进入壳内。能防 止直径或厚度大于1mm的导线或片条触及壳内带电或运转部分①② 5 防尘 能防止灰尘进入达到影响产品正常运行的程度，完全防止触及壳内 带电或运动部分。 6 尘密 能完全防止灰尘进入壳内，完全防止触及壳内带电或运动部分
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电机的防护等级（IPxx）
• 电机防护等级（第二位数字）的分级和定义
0 无防护 没有专门的防护 1 防 滴 垂直的滴水应不能直接进入电机内部 2 15°防滴 与铅垂线成15 °角范围内的滴水，应不能直接进入电机内部 3 防淋水 与铅垂线成60 °角范围内的淋水，应不能直接进入电机内部 4 防 溅 任何方向的溅水对电机应无有害的影响 5 防喷水 任何方向的喷水对电机应无有害的影响 6 防海浪 或强加喷水 猛烈的海浪或强力的喷水对电机应无有害影响 7 浸 水 电机在规定的压力和时间下浸在水中，其进水量应无有害影响 8 潜 水 电机在规定的压力下长时间浸在水中，其进水量应无有害影响 电机常用的防护等级有IP11、IP21、IP22、IP23、IP44、IP54、IP55等
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电机的组成结构
• 一、感应电机
主要由定子组件（Stator Assembly）、转子组件(rotor Assy)、前后端盖组件组成(End shield Assy) 1. 定子组件：由定子铁芯(Stator Stack)、漆包线(Magnet wire)、电子元器件（电容（capacitor）、电感 (inductance)、保护器(protector)）、绑扎线(tie cord)、 槽纸(Slot insulation)、槽楔(Wedge)、端板(End insulation)等组成。 2. 转子组件：主要由铁芯(rotor stack)、轴(shaft)组成，转 子为铁芯铸铝而成(die cast rotor )、风扇（fan） 3. 端盖组件：端盖、轴承（滚动轴承bearing）
感应电动机的运转原理：电机通以交流电后，产生交变 的旋转磁场，切割转子导条，使转子导条中产生感应电 流，感应电流在旋转磁场的作用下，产生切向力，使转 子转动起来。 必要条件： 1、交变的旋转磁场 2、切割转子导条
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感应电动机的运转原理
磁铁
n0
N
f
n
i e
S
闭合 线圈
对定子绕组的反作用
感应电动机的运转原理
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串激电机应用广泛
• 串激电动机特点
1）可交流、直流两用； 2）转速高，一般8000~35000转/分； 3）调速方便（调压调速），且转速与电源频率无关； 4）启动转矩大，4~6倍额定转矩； 5）机械特牲较软，过载能力强； 6）体积小，用料省； 7）不足：碳刷和换向器有磨损、换向火花、电磁干扰等 • 主要用途 1）电动工具（电钻、角磨、电锯、砂光机、电刨） 2）园林工具（割草机、修枝剪、电链锯） 3）医疗器械（牙床机） 4）家用电器（吸尘器、电吹风、榨汁机、滚筒洗衣机）