马达基础理论

微电机常见问题分析

一、 确认马达尺寸（即了解马达型号）

1． A 段尺寸的确定：

3P ：A 段尺寸 = 换向器长 + E 段尺寸 + 0.6 5P ：A 段尺寸 = 换向器长 + E 段尺寸 + 0.8 为何5P 所留空间为0．8？

因5P 绕线，线堆积较3P 高，会造成以下几点不良： 1． 焊头碰线。

2． 焊压敏电阻时空间小，夹具易将线挤伤。

3． 点焊短路，线堆积过高，点线时传热于线上时将线烧破皮。 2． 制定B 段尺寸的原则：

B 段尺寸大，除具有以上三项不良外，还有第四项不良， 即：线高铜介子（它会造成平衡胶碰螺丝的现象） 铁后盖B 段尺寸原则如下：

360H 22片 380H 35片 540H 42片 550H 60片 5512 56片 365H 20片 385H 32片 545H 40片 555H 58片

二、 确定马达的特性因素：

1． 转速（确定转速的因素有：线圈、B 段、碳精、磁石）

线圈（线圈与槽满率有关）

槽满率 = 线截面积 ÷ 转槽的截面积 × 100%

截面积 = n × D 2π ÷ 4 n ：线圈圈数， D ：漆包线线径， 槽满率高与低对马达特性的影响： 槽满率太高（胖线），不良因素有： 1． 绕线困难（胖线时线拉力过大易断线）。 2． 点焊因难（点焊推动时易破皮）。 3． 平衡作业困难。（加胶难加） 4． 装风叶困难。 5． 高转速马达易飞线。

6． 焊压敏电阻空间小，易将线挤破。 槽满率高的优点：扭力大（接收磁场大）。

马达尺寸中，变化较多属转子部分，转子主要几个尺寸有：A 段、B 段、E 段、C 段、轴长

槽满率过低的不良因素有： 1． 扭力小（接收磁场小）。

2． 线径小（线径小时

电流密度大 马达易发热 马达烧坏机率大）。 槽满率过低的优点：节约成本

三、 后盖的确定（即：铁盖、胶盖）

铁盖马达电磁屏蔽好

四、 转子线径与圈数的确定：

首先查找与待求马达同电压且转速接近的作为参照物。 如：已知：RS-360SA-13325 12V 测试 RPM ：5700

求知：RS-360SA-？ 12V 测试 RPM ：7500 圈数 = 5700 ÷ 7500 ×325

线径 = 5700 ÷ 7500 × 325 × D 2π÷ 4 = 5700 ÷ 7500 × 325 × 0.132π÷ 4 当试验过程中，转速偏差较大时（如与待求值差2000rpm ）， 圈数修改同时线径亦要求修改。（避免槽满率高）

五、 碳精的确定（碳精又名：电刷、碳素、碳刷）：

碳精主要成份有铜与石墨。

石墨优点：润滑性好、耐磨、耐温、熔点在3000℃以上 选碳精受约束的因素有：

1．电压 2．寿命 3．声音 4．转速

1． 6V 以下电压：碳精使用70%-----80%

4.8V 以下电压：碳精一般用80% 2V 以下电压：一般用含银碳刷

金属刷一般用于280以上马达及音响马达， 3V 电压或3VRPM10000以下的马达 金属刷的成份有：磷铜、铍铜、贵金属（如：钯、铑、银） 金属刷的优点：导电性好（接触电阻小，则马达压降小） 一般碳刷马达12V 测试时接触电阻其压降为0.6V 而金属刷接触电阻其压降几乎为0

因一般马达有起动电压，再加上压降，所以当2V 测试或1.5V 测试马达用碳刷则不能起动马达，而金属刷则行。

用铁盖的好处：

1． 耐温（散热快）。

2．芯片多（芯片多----接收磁场大---扭力大）。 3．电磁屏被好（高转速马达一般用铁盖）。 4．强度大。 用铁盖的坏处：

1． 绝缘效果差，如3170装电容时需加绝缘套

管。 2． 成本高

马达简易图：

6V-----12V 电压 碳精用40%---60% 3# 50% 5# 60% RPM8000以下用60---70% 12V-----36V 电压 碳精用30%---50%

1． 寿命

1． 含铜量高，则马达寿命短。这是因为碳精的主要成份是铜和石墨，铜含量高，则石墨含量相应

减少，故耐磨性差。

2． 含铜量高，硬度大，则换向器易磨损。 3． 含铜量高，导电性好，但火花大。

马达换向器有火花（即通常称为电弧），火花中心温度很高，若换向器沟槽被烧黑，此时温度一定在1600℃以上，因铜的熔点为1600℃。 4． 含铜量高，声音差（摩擦系数大，硬度大）

六、 铁壳

铁壳的选取主要在于磁石。 磁石分： 等方性（弱磁）

（铁氧体） 异方性（强磁） （ 又分 干压：密度小；湿压：密度大。）

按材料分：1．橡胶磁．２．铁氧体磁．３．钕铁硼．4．铝镍钴． 橡胶磁石：

优点：１．易成形，可以装成很多形状． ２．做成环型，Ｋ特性好等． ３．不易破碎． ４．可以做得很薄．

缺点：１．磁力较弱（密度低，有许多非磁性材料―――橡胶）． ２．易老化，耐温低（６０℃以下环境下工作）． ３．成本较高． 铁氧体（生产中用的）：

优点：１．耐温高（５５０℃） 缺点：１．易破裂． ２．价格低． ２．磁性能提高有限． ３．磁性能稳定且较高． ３．体积大，重量大 铝镍钴

优点：１．磁性高，稳定（远高于铁氧体） ２．耐高温（５００℃以上）

I 2R 碳刷与换向器接触时，其能量损耗

缺点：１．价格昂贵（钴是国家战略物质） 钕铁硼

优点：磁性高，稳定． 缺点：１．生产成本高， 湿压性能高于干压。

干压：用模具直接将粉末压挤而成，其粉沫集合密度小，粉末中有气隙。

湿压：将粉沫溶于水，再用模具将粉沫压挤而成（水将粉沫中间空气压走），其密度大。 1． 使用弱磁的好处：Ｋ特性低，马达转矩脉动性好．

弱磁适用于低电压高转速马达。

例：同为3.6V 测试时，弱磁与强弱线径与圈数的差别： 3.6V 7516 (550) 弱磁 R 1 R 2 3.6V 8018 (1150) 强磁 R 11 R 21

使用强磁时，线径与圈数则改变，则相当于线圈电阻\碳刷与换向器接触时的电阻增大。 使用弱磁，则可减少碳刷与换向器接触的电阻，即压降减少，则减少损耗。

七、K 特性：

其单位是（g-cm ）亦名扭力，即转动马达轴的阻力就是K 特性。

K 特性大，磁场阻力大，马达空载运转时，机械阻力、空气阻力，铁芯损耗（涡流）大，则空载电流大，故RS-545PA-20135（滚珠），电流大，将磁石改为干压。 K 特性小，则与上相反。

磁石充磁后有一定的磁通量。

磁通量：磁场通过一定面积的磁力线多少。 干压磁石磁形分布呈正弦波 湿压磁石磁形分布呈方形波

弱磁，磁形分布呈正弦波，更明显： 如下图：

干压磁场 湿压磁场 弱磁磁场

K 特性小（扭力小） K 特性大（扭力大） K 特性更小（扭力更小） K 特性大：则电流大，起动电压高，转动脉动性很大（当电压很低时测试，脉动弹跳性较大），扭力大。 K 特性小：则电流小，起动电压低，转动平缓，扭力小。