单相串激电机资料
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I＝Ia＝If
串激电动机特点和主要用途
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）机械特性较软，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）
改善换向的措施一
减少换向元件的感应电势和旋转电势，限制片间电压， 可以有效地改善换向。 方法一：装换向极 抵消电枢反应磁势，使ea＝0 n 换向极磁势
Nk
N
Φ aea
er
Sk
建立Bk，产生ek，使
e e
S
ek 0
r
改善换向的措施二
方法二：移动电刷位置
改善换向的措施三
方法三：借偏（不能用于正反转的电机） 借偏与移动电刷位置是等效的，换向片数与角度也可进行换算。 下面我们讨论如何进行接线借偏，以及如何来算借偏的角度。 线圈中心线：将相邻槽内的与本槽线圈相连接的第一个线圈边合在一 起来看，并把连到换 向片的连线作为基线， 这几个换向片连接线 的中心，就是这个槽 内的线圈中心线。 如图：
串激电机等值电路
定子线圈与转子线圈在电路上是串联 换向器的换流作用，不论工作在交流电的正半波、负半波或是恒 定直流电，其电磁转矩方向是一致的。 这正是串激电动机可以交流、直流两用的原因 If = 2*Ia
电压相量图
串激电动机的机械特性
单相串激电动机的换向
1. 换向过程？
（假设电刷宽度等于换向片宽度）
借偏实例讲解
单相串激电机噪声源
一、空气噪声：空气噪声主要由于风扇转动，使空气流动、冲击、摩擦 而产生的。噪声大小决定于风扇大小、形状、转速高低和风阻风路 情况等等。 降低空气动力噪声的主要措施： ⑴对散热良好或温升不高的电机尽量取消风扇，消除噪声源； ⑵对外风扇，在设计时尽量不留通风裕量，优先采用轴流式风扇； ⑶外风扇与转轴的联接不用键联接，而采用滚花直纹工艺； ⑷外风扇应厚薄均匀、无扭曲变形、间距均匀，且应校动平衡； ⑸风道中尽量减少障碍物，有专用风道的宜采用流线形风道，风道 的截面变化不要突然； ⑹转子的表面应尽量光滑。
借偏片数的准确定义
关于电枢绕组借偏片数的判断比较复杂，涉及的情况 较多，平时很容易搞混。在此对电枢绕组的借偏片数作一 个准确的定义： 当电枢某线圈平面处于和定子磁极几何中心线平行状 态时, 该线圈中心线与电刷中心线相差的换向片数为电枢 绕组接线借偏片数。该片数折合成的电角度等效于电刷逆 电枢旋转方向偏离磁极几何中心线的电角度。对于两极串 激电机, 该角度应在10度~26度之间。如图所示, 线圈中心 线与电刷中心线相差片２片换向片, 那么就可以说, 该电机 电枢绕组接线借偏为２片, 即借偏30度（电角度）。以此 做为电机设计计算的依据就不会产生错误了。
串激电机技术讲座
串激电机 (Universal Motor ) 单相串励电动机的定子由凸极铁心和励磁绕组组成，转 子由隐极铁心、电枢绕组、换向器及转轴等组成。励磁绕组 与电枢绕组之间通过电刷和换向器形成串联回路。 单相串励电动机属于交、直流两用电动机，它既可以使 用交流电源工作，也可以使用直流电源工作。 串激（串励）电机就是定子绕组和转子绕组串联的。
换向火花等级
火花等级 1 电刷下火花程度 无火花 电刷边缘仅小部分（约1/5 至1/4刷边长）有断续的几 点点状火花 电刷边缘大部分（大于1/2 的刷边长）有连续的较稀 的颗粒状火花 换向器上有黑痕，但不发展有汽油擦 其表面即能除去，同时在电刷上有轻 微的灼痕 换向器及电刷的状态 换向器上没有黑痕、电刷上没有灼痕
二、机械噪声
１、轴承噪声的产生与控制 ：由于轴承随电机转子一起旋转，因滚珠、 内圈、外圈表面的不光滑，它们之间有间隙，滚珠的不圆或内部 混合杂物，而引起它们间互相碰撞产生振动与噪声。其产生的噪 声值与滚珠、内外圈沟槽的尺寸精度、表面粗糙度及形位公差等 有很大关系。 ２、转子不平衡引起的噪声：残余不平衡量，使得转子转动时就会产 生附加的离心力，轴承或支架就会受到周期性附加离心力的作用， 通过轴承或支架传到外壳，引起振动，产生噪声。当不平稳量过 大或转速过高，将使电机无法正常工作，甚至损坏或飞逸，后果 十分严重。电机中冷却风扇的不平衡同样也会产生较大的噪声。 ３、碳刷装置的噪声：是由碳刷位置安装不良或碳刷与刷架的配合不 当或碳刷压力不适合及换向器表面有毛刺或圆度不够等多方面的 原因所产生的。 碳刷的倾斜角及刷架外面的伸出长度与噪声大小 也有一定关系；另外就是碳刷性能的好坏。
电枢旋转时，被电刷短路的元件从短路开始到短路结束， 从一条支路转换到另一条支路， 电流改变了方向。
• 换向元件中电流的这种变化过程，称为换向过程。 • 从换向开始到换向结束所需时间，称为换向周期
直线换向、延迟换向与超前换向
换向元件中的电流由电刷与相邻两换 向片的接触面积决定。变化曲线时一 条直线， 称为直线换向。
延迟换向是由于换向线圈中产生电抗 电势而造成的，可能后刷边出现火花。
当旋转电势与电抗电势反向，且大 于电抗电势时，则成为超前换向。 可能在前刷边出现火花。
换向火花形成的原因
机械性火花： 1)转子平衡不好或装配不好，造成转子振动 2)换向器偏心、圆度差、光洁度不好 3)弹簧压力不合适 4)碳刷与换向器接触不好 5)碳刷与刷盒配合不好 6)碳刷材料不合适 电磁性火花： 1) 换向火花（换向线圈的电流突变，电磁能释放） 2) 电位差火花（换向器片间电压过高） 化学火花： 1) 换向器表面氧化层（主要是氧化亚铜和碳素薄膜），这层氧 化层在运转中被不断地磨损和加厚
1 14 1 12
２ ３
电刷边缘大部分或全部有 换向器上有黑痕，用汽油不能擦除， 连续的较密的颗粒状火花， 同时电刷上有灼痕。如短时出这一级 开始有断续的舌状火花 的火花，换向器上不出现灼痕，电刷 不烧焦或损坏 电刷整个边缘有强烈的舌 状火花，伴有爆裂声音
黑痕较严重，用汽油不能擦除，同时电刷 上有灼痕。如短时出这一级的火花，换向 器上将出现灼痕，电刷将被烧焦或损坏
I＝Ia＝If
串激电动机特点和主要用途
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）机械特性较软，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）
改善换向的措施一
减少换向元件的感应电势和旋转电势，限制片间电压， 可以有效地改善换向。 方法一：装换向极 抵消电枢反应磁势，使ea＝0 n 换向极磁势
Nk
N
Φ aea
er
Sk
建立Bk，产生ek，使
e e
S
ek 0
r
改善换向的措施二
方法二：移动电刷位置
改善换向的措施三
方法三：借偏（不能用于正反转的电机） 借偏与移动电刷位置是等效的，换向片数与角度也可进行换算。 下面我们讨论如何进行接线借偏，以及如何来算借偏的角度。 线圈中心线：将相邻槽内的与本槽线圈相连接的第一个线圈边合在一 起来看，并把连到换 向片的连线作为基线， 这几个换向片连接线 的中心，就是这个槽 内的线圈中心线。 如图：
串激电机等值电路
定子线圈与转子线圈在电路上是串联 换向器的换流作用，不论工作在交流电的正半波、负半波或是恒 定直流电，其电磁转矩方向是一致的。 这正是串激电动机可以交流、直流两用的原因 If = 2*Ia
电压相量图
串激电动机的机械特性
单相串激电动机的换向
1. 换向过程？
（假设电刷宽度等于换向片宽度）
借偏实例讲解
单相串激电机噪声源
一、空气噪声：空气噪声主要由于风扇转动，使空气流动、冲击、摩擦 而产生的。噪声大小决定于风扇大小、形状、转速高低和风阻风路 情况等等。 降低空气动力噪声的主要措施： ⑴对散热良好或温升不高的电机尽量取消风扇，消除噪声源； ⑵对外风扇，在设计时尽量不留通风裕量，优先采用轴流式风扇； ⑶外风扇与转轴的联接不用键联接，而采用滚花直纹工艺； ⑷外风扇应厚薄均匀、无扭曲变形、间距均匀，且应校动平衡； ⑸风道中尽量减少障碍物，有专用风道的宜采用流线形风道，风道 的截面变化不要突然； ⑹转子的表面应尽量光滑。
借偏片数的准确定义
关于电枢绕组借偏片数的判断比较复杂，涉及的情况 较多，平时很容易搞混。在此对电枢绕组的借偏片数作一 个准确的定义： 当电枢某线圈平面处于和定子磁极几何中心线平行状 态时, 该线圈中心线与电刷中心线相差的换向片数为电枢 绕组接线借偏片数。该片数折合成的电角度等效于电刷逆 电枢旋转方向偏离磁极几何中心线的电角度。对于两极串 激电机, 该角度应在10度~26度之间。如图所示, 线圈中心 线与电刷中心线相差片２片换向片, 那么就可以说, 该电机 电枢绕组接线借偏为２片, 即借偏30度（电角度）。以此 做为电机设计计算的依据就不会产生错误了。
串激电机技术讲座
串激电机 (Universal Motor ) 单相串励电动机的定子由凸极铁心和励磁绕组组成，转 子由隐极铁心、电枢绕组、换向器及转轴等组成。励磁绕组 与电枢绕组之间通过电刷和换向器形成串联回路。 单相串励电动机属于交、直流两用电动机，它既可以使 用交流电源工作，也可以使用直流电源工作。 串激（串励）电机就是定子绕组和转子绕组串联的。
换向火花等级
火花等级 1 电刷下火花程度 无火花 电刷边缘仅小部分（约1/5 至1/4刷边长）有断续的几 点点状火花 电刷边缘大部分（大于1/2 的刷边长）有连续的较稀 的颗粒状火花 换向器上有黑痕，但不发展有汽油擦 其表面即能除去，同时在电刷上有轻 微的灼痕 换向器及电刷的状态 换向器上没有黑痕、电刷上没有灼痕
二、机械噪声
１、轴承噪声的产生与控制 ：由于轴承随电机转子一起旋转，因滚珠、 内圈、外圈表面的不光滑，它们之间有间隙，滚珠的不圆或内部 混合杂物，而引起它们间互相碰撞产生振动与噪声。其产生的噪 声值与滚珠、内外圈沟槽的尺寸精度、表面粗糙度及形位公差等 有很大关系。 ２、转子不平衡引起的噪声：残余不平衡量，使得转子转动时就会产 生附加的离心力，轴承或支架就会受到周期性附加离心力的作用， 通过轴承或支架传到外壳，引起振动，产生噪声。当不平稳量过 大或转速过高，将使电机无法正常工作，甚至损坏或飞逸，后果 十分严重。电机中冷却风扇的不平衡同样也会产生较大的噪声。 ３、碳刷装置的噪声：是由碳刷位置安装不良或碳刷与刷架的配合不 当或碳刷压力不适合及换向器表面有毛刺或圆度不够等多方面的 原因所产生的。 碳刷的倾斜角及刷架外面的伸出长度与噪声大小 也有一定关系；另外就是碳刷性能的好坏。
电枢旋转时，被电刷短路的元件从短路开始到短路结束， 从一条支路转换到另一条支路， 电流改变了方向。
• 换向元件中电流的这种变化过程，称为换向过程。 • 从换向开始到换向结束所需时间，称为换向周期
直线换向、延迟换向与超前换向
换向元件中的电流由电刷与相邻两换 向片的接触面积决定。变化曲线时一 条直线， 称为直线换向。
延迟换向是由于换向线圈中产生电抗 电势而造成的，可能后刷边出现火花。
当旋转电势与电抗电势反向，且大 于电抗电势时，则成为超前换向。 可能在前刷边出现火花。
换向火花形成的原因
机械性火花： 1)转子平衡不好或装配不好，造成转子振动 2)换向器偏心、圆度差、光洁度不好 3)弹簧压力不合适 4)碳刷与换向器接触不好 5)碳刷与刷盒配合不好 6)碳刷材料不合适 电磁性火花： 1) 换向火花（换向线圈的电流突变，电磁能释放） 2) 电位差火花（换向器片间电压过高） 化学火花： 1) 换向器表面氧化层（主要是氧化亚铜和碳素薄膜），这层氧 化层在运转中被不断地磨损和加厚
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２ ３
电刷边缘大部分或全部有 换向器上有黑痕，用汽油不能擦除， 连续的较密的颗粒状火花， 同时电刷上有灼痕。如短时出这一级 开始有断续的舌状火花 的火花，换向器上不出现灼痕，电刷 不烧焦或损坏 电刷整个边缘有强烈的舌 状火花，伴有爆裂声音
黑痕较严重，用汽油不能擦除，同时电刷 上有灼痕。如短时出这一级的火花，换向 器上将出现灼痕，电刷将被烧焦或损坏