电机的工作原理及特性(1)
直流有刷电机的工作原理
直流有刷电机的工作原理直流有刷电机是一种将电能转化为机械能的设备，在很多场合如风力发电机、电动汽车、电动工具等都有广泛的应用。
它的主要工作原理是靠磁场与电流之间的相互作用。
1.电机结构直流有刷电机由转子和定子两部分组成。
转子是旋转部分，由支撑转子轴的轴承、转子芯、换向器、磁轭、磁极等组成。
定子是静止部分，由定子铁芯、定子绕组、前后端盖等组成。
直流有刷电机采用永磁体产生磁场，具体而言，是通过接通定子绕组中的电流产生磁场，使其与永磁体形成磁通，从而实现旋转。
2.工作原理2.1 磁场与电流直流有刷电机中，磁极间存在一个轴向的磁通，称为空气磁通。
在运转时，定子绕组内会注入电流，这些电流会形成一个与空气磁通相互垂直的磁场。
由于电流的方向不同，产生的磁场方向也不同。
当电流流过绕组时，会形成磁场，磁场又会作用于磁极，从而改变磁通分布。
当磁通分布不均匀时，就会使得转子转动，因为电机中都是以磁极为方向的。
2.2 换向器的作用当转子继续转动时，该磁力会使转子绕组进入下一个磁场区域，但定子绕组中的电流方向仍然保持不变，从而导致磁力的极性变化。
为了让磁极的转动能够持续下去，需要交换绕组的电流方向。
这个任务就由变向器承担，变向器旋转一周将绕组中的电流方向反向，实现了磁极的转动。
2.3 感应电动势的产生由于绕组中的电流方向改变，因此会改变磁通的分布。
这种改变磁通的行为对电磁感应的产生十分重要。
当绕组中电流方向改变时，绕组中会产生一个感应电动势。
感应电动势的方向和磁通的方向成反比例关系，但它的大小与磁通的变化速度成正比例关系。
当磁通变化速度越快时，感应电动势的大小越大。
这种感应电动势会使电流在绕组内产生反向的流动，从而磁极继续旋转。
3.结论直流有刷电机主要通过磁场和电流的相互作用，产生电动势并将电能转换为机械能的过程中来实现其工作原理。
它也承担着许多应用的要求，例如高转速、高输出功率、高效率等要求，因此电机的设计不仅要考虑运动轨迹和电气性能，而且还要考虑其应用的实际情况，以达到更好的使用效果。
步进电机及其工作原理1ppt课件
θb = m* Z*C
式中：m －定子相数
2
A A
1
4
2
Z － 转子齿数
3
C －通电方式
A
C = 1 单相轮流通电、双相轮流通电方式
C = 2 单、双相轮流通电方式
制作：张津
常用步进电机的步距角 常用步进电机的定子绕组多数是三相和五相, 与此相匹配
的转子齿数分别为40齿和48齿，即有 三相步进电机：
1. 脉冲混合电路 将脉冲进给、手动进给、手动回原点、误差补偿等混合
为正向或负向脉冲进给信号 2. 加减脉冲分配电路
将同时存在正向或负向脉冲合成为单一方向的进给脉冲
制作：张津
步进电机的驱动控制
3. 加减速电路 将单一方向的进给脉冲调整为符合步进电机加减速特性
的脉冲，频率的变化要平稳，加减速具有一定的时间常数。 4. 环形分配器
单双相轮流通电（M相2M拍） 顺时针轮回 A→AB→B→BC→C→CA→A 逆时针轮回 A→AC→C→CB→B→BA→A
制作：张津
单段反应式步进电机的工作原理 —— 两转子齿
定子通电顺序： A→B→C→A
转子旋转方向： 顺时针
步距角：
θb = 60°
A
A
1
B
1 2
2
B
A
A
C
B
1 2
1 2
C A 60°
2 B
A
A
C
B
60° 1 2
1 2
60°
B
C
B
A
制作：张津
单段反应式步进电机的工作原理 —— 两转子齿
定子通电顺序： A→AB→B→BC→C→CA→A
直流电动机工作原理(2024版)
两条曲线逐点叠加后得 到负载时气隙磁场的磁
通密度分布曲线
Bx
B0 x
Bax
由图可知，电刷在几何中性线时的电枢反应的特点：
1)、使气隙磁场发生畸变
空载时电机的物理中性线与几何中性线重合。负载后由于 电枢反应的影响，每一个磁极下，一半磁场被增强，一半被削
弱，物理中性线偏离几何中性线角，磁通密度的曲线与空载
1.4.2 直流电机的电磁转矩 产生:电枢绕组中有电枢电流流过时,在磁场内受电磁力的作用,该
力与电枢铁心半径之积称为电磁转矩。
大小:
Tem
pN 2 πa
ΦIa
CTΦIa
其中CT
pN为电机的转矩常数，有 2 πa
CT
9.55Ce
可见，制造好的直流电机其电磁转矩与气隙磁通及电枢电 流成正比
性质: 发电机——制动(与转速方向相反)；
与电刷A接触的导体总是位于N 极下，与电刷B接触的导体总是位 于S极下,电刷A的极性总是正的， 电刷B的极性总是负的，在电刷A、 B两端可获得直流电动势。
实际直流发电机的电枢是根据实际需要有多个线圈。线圈分 布在电枢铁心表面的不同位置，按照一定的规律连接起来，构成 电机的电枢绕组。磁极也是根据需要N、S极交替旋转多对。
如果认为直流电机电枢上 有无穷多整距元件分布，则电 枢磁动势在气隙圆周方向空间
分布呈三角波，如图中 Fa所x 示。
由于主磁极下气隙长度基 本不变，而两个主磁极之间， 气隙长度增加得很快，致使电 枢磁动势产生的气隙磁通密度
为对称的马鞍型，如图中Bax
所示。
Bax Fax
1.3.3 直流电机的电枢反应
1.5 直流电机的换向
1.6 直流发电机 1.7 直流电动机
电机的工作原理及特性
电机的工作原理及特性电机是将电能转化为机械能的装置，广泛应用于各个领域，如工业、交通、家用电器等。
本文将详细介绍电机的工作原理及其特性。
电机是基于电磁感应原理和洛伦兹力原理工作的。
电机内部包含一个旋转的部件，称为转子或转子。
转子通常由导体制成，并与电源电路相连。
此外，电机还包括一个外部的固定部件，称为定子或定子。
定子的主要工作是产生与转子上的电流相互作用的磁场。
当电流通过定子的线圈时，产生一个磁场，将转子吸引到一个特定的位置。
当转子到达此位置时，导线被切割磁场，导致导线上出现感应电动势。
这个感应电动势会导致电流在导线中流动，从而在导线和固定部件之间产生洛伦兹力，使转子继续旋转。
这样，电能就会被转化为机械能来驱动电机。
电机的特性：1.电机接受输入电能，并产生机械输出。
电机的效率是指输入电能与输出机械能之间的比率，表征了电机的能量转化效率。
电机的效率通常在80％至95％之间，取决于电机的设计和质量。
2.电机在不同负载下的转矩特性是电机的另一个重要特性。
转矩是电机提供的扭矩，用于克服负载的阻力，驱动机械运动。
转矩与电机的输出功率有关，通常以牛顿米（Nm）为单位。
3.电机的速度特性指的是电机的旋转速度。
转速取决于电源的电压和频率，以及电机的设计和负载。
电机的速度通常以转/分钟（RPM）为单位。
电机的速度特性也可以受到制动器和调速器的控制。
4.电机的起动特性是指电机启动时的表现。
电机启动时需要较高的起动电流，以克服静摩擦和惯性力。
在起动过程中，电机的扭矩和速度都会发生变化，需要考虑到这些特性以确保电机的正常运行。
5.电机的振动和噪音是电机的另一个特性，噪音和振动可能会对电机的性能和寿命产生不良影响。
电机制造商通常会采取措施来减少这些噪音和振动，如使用减振材料和设计平衡的旋转部件。
总之，电机是将电能转化为机械能的关键装置，通过磁场的相互作用和电流感应来完成。
电机的特性包括效率、转矩特性、速度特性、起动特性和振动噪音等。
直流电动机机械特性(1)
A’
B’
未串电阻时
A
的工作点
B
Ra
Ra+Rs1
C Ra+Rs1+Rs2
TL
Tem
直流电动机机械特性(1)
2）电枢电流和转速在调速过程中的变化曲线
n ia
IaN
nN n1
t=0
调速过程电流变化曲线 调速前、后电流不变
一、恒转矩负载特性
恒转矩负载特性是指生产机械的负载转矩 与转速 无关的 特性。分反抗性恒转矩负载和位能性恒转矩负载两种。
1.反抗性恒转矩负载
n
2.位能性恒转矩负载
n
TL
TL
直流电动机机械特性(1)
二、恒功率负载特性
三、泵与风机类负载特性
恒功率负载特点是：负载转 矩与转速的乘积为一常数，即 与 成反比，特性曲线为一条双 曲线。
4、调速的经济性 主要指调速设备的投资、运行效率及维修费用以及调 速过程中的电能损耗等。
直流电动机机械特性(1)
2.6.2、机械调速：
改变传动机构速比进行调速的方法称为机械调速； 2.6.3、电气调速。
改变电动机参数进行调速的方法称为电气调速。
改变电动机的参数就是人为地改变电动机的机械特性， 使工作点发生变化，转速发生变化。调速前后，电动机工 作在不同的机械特性上，如果机械特性不变，因负载变化
特点：1）弱磁， 增大； 2）弱磁， 增大
注：他励直流电动机起动和运行 过程中，绝不允许励磁回路断开。
直流电动机机械特性(1)
2.3.3 机械特性求取
一、固有特性的求取
已知 点
，求两点:1）理想空载
和额定运行
。
具体步骤： （1）估算
直流电机的工作原理及特性
直流电机的工作原理及特性直流电机是一种电动机，以其结构简单、控制精度高、效率高、输出功率大等优点而受到广泛应用。
本文将从工作原理、特性两个方面对直流电机进行详细介绍。
一、工作原理直流电机的工作原理是靠用直流电产生的磁场作用在转子上，使转子旋转。
直流电机实际上是一个能把电动机和发电机互相转换的机器，因为直流电是双向运动的，所以他可以既做发电机又可以做电动机。
（一）机械结构直流电机机械结构分为定子和转子两部分。
定子包括机座、磁极、绕组等。
转子是电动机旋转的部分，包括转子铁心、绕组和电刷等。
当电机接入电源并加上磁通，就会在转子上产生一个磁场。
由于转子上产生的磁队是与磁通方向相反的，因此磁力会推动旋转电机，从而使转子开始转动。
（二）电磁学原理直流电机的转速与线圈导体上通过电流的方向、大小，磁极和线圈位置等因素有关。
当直流电通过定子绕组时，就会产生磁极磁通，因此在转子上的绕组中就会感应出电磁力和转矩。
电机转子的移动速度主要取决于该转矩。
转矩越大，电机就能承受更多的外力，提供更高的机械输出；反之，转矩越小，电机就需要承受更小的外力。
二、特性（一）功率和效率直流电机的输出功率和效率都很高。
在电机运行时，电梯将能量输出到外部驱动机器，其能量转化效率约为88%~96%，具有一定的经济性和高性价比的特点。
（二）输出特性直流电机存在强大的输出特性，这意味着它可以在不同的工作负载下产生不同的扭矩和速度。
直流电机的特性也非常稳定，当负载发生变化时，电机的输出也能及时发生相应地变化，从而实现更高的精度。
（三）寿命和维护直流电机的寿命较长，使用寿命通常可达到15000小时。
它还具备一定的可靠性和稳定性，使用稳态电源能有效促进电机使用寿命。
通常情况下，直流电机不需要经常维护，只需要清洗和润滑，更换磨损和损坏的部件即可。
（四）控制精度直流电机的速度控制精度非常高，控制范围广，在高低转速下都能实现同样高的控制精度。
这也让它在工业控制领域中得到了广泛应用，如分步马达、电动升降平台、电动梯等等。
电机与电气控制1 直流电机
一般可达D=2.5～12；
（4）电能损耗较小。
降压调速的直流电源：
G—M系统示意图
SCR—M系统示意图
（3）减弱磁通调速 改变磁通只能从额定值往下调，调节磁通 调速即是弱磁调速 。
恒转矩负载时弱磁通 调速过程
减弱磁通调速 Φ 2< Φ 1< Φ N
弱磁调速的优点：
2．固有机械特性和人为机械特性
固有（自然）机械特性：电枢电压、励磁磁通 为额定值，且电枢回路不外串电阻时的机械特性。 机械特性斜率很小， 他励直流电动机的固 有机械特性是硬特性。 通常额定转速降nN只 有额定转速的百分之 几到百分之十几。
（一）他励直流电动机的机械特性
2．固有机械特性和人为机械特性 人为机械特性： ①电枢串电阻时的人为特性
主要起支撑作用。 端盖固定在机座上，其上放置轴承支 撑直流电机的转轴，使直流电机能够 旋转。
二、转子部分
作用:
转子又称电枢，是电机的转动部分， 其作用是感应电势和产生电磁转矩， 从而实现能量的转换
构成:
电枢铁心
换向器 电机转轴
电枢绕组
轴承和风扇
（一）电枢铁心
作用：通过磁通和嵌放 电枢绕组。
材料：为减小磁滞损耗和涡流损耗，电枢铁心 用0.35mm或0.5mm厚的硅钢片叠成，表面有绝 缘层。
限制启动电流的方法：
他励直流电动机： 电枢回路串电阻启动 降低电枢电压启动 启动时应保证电动机 的磁通为最大值，以 使转矩较大
1．电枢回路串电阻启动 启动前，应使励磁回路调节电阻Rst=0，
UN I st R a R st
对于普通直流电动机，一般要求 Ist≤（1.5～2）IN 为了缩短启动时间，保持电动机在启动过程中 的加速不变，应将启动电阻平滑地切除，最后 使电动机转速达到运行值。
直流电动机的机械特性PPT课件
I
F
16
2.2 直流电机的基本原理
4.直流电动机的基本关系
1）电磁力矩方程
+
U
Tem Cm Ia （2-1）
_
式中
pN
Cm 2 a
当磁场 一定时
电机转矩常数；
Tem Km Ia
式中 Km Cm —转矩系数；
第17页/共60页
IB
nF n
I
F
17
2.2 直流电机的基本原理
4.直流电动机的基本关系
+
U
应用：机电系统驱动控制
_
2）发电机原理
I，U 直流电机
T，n
应用：机电系统制动控制
+
U
电机：电 能 机械能，称可逆原理
_
第13页/共60页
IB
nF n
I
F
IB
n
I
T
n
13
2.2 直流电机的基本原理
4.直流电动机的基本关系
1）电磁力矩方程
+
电磁力定律： （左手定理）
U
_
载流导体在磁场中，受电磁力作用；
p p0 pCua pFe pm ps pCua
24
第24页/共60页
2.2 直流电机的基本原理
4.直流电动机的基本关系
5）功率平衡关系
他励电机稳态运行时的功率流程图
P1 P2 p
p pCua pFe pm ps
25
第25页/共60页
2.3 直流电动机的机械特性
2.3.1 他励电动机的机械特性
I
E
7
第7页/共60页
2.1 直流电机的基本结构及类型
电机及拖动基础 第5版 第一章 直流电机
线圈感应电动势——交变 换向整流——电刷间输出直流电动势
直流发电机的工作原理模型
《电机及拖动基础》(4版) 直流电机
例1-1 如果前图中的直流发电机顺时针旋转，电刷两端 的电动势极性有何变化？还有什么因素会引起同样的 变化？
解：直流发电机顺时针旋转时，由右手定则，图示线 圈中感应电动势方向为a-b-c-d,通过换向片与电刷的 滑动接触，则电刷B极性为正，电刷A极性为负。所 以改变电枢转向，可改变电刷间输出电动势极性。
作用 静止部分:定子
电磁方面：产生磁场和构成磁路。 机械方面：整个电机的支撑。
中间有气隙 作用
旋转部分:转子
主要部件：磁极、机座、换向 极、电刷、轴承、端盖等
感应电动势和产生电磁转矩， 从而实现能量的转换
主要部件：电枢铁心、电枢绕 组、换向器、轴承和风扇等
《电机及拖动基础》(4版) 直流电机
1、定子部分
电枢绕组：电枢线 圈按一定规律连接 形成。其并联支路 对数用a表示。 单叠绕组：a=p 单波绕组：a=1
单波、单叠绕组联接示意图
《电机及拖动基础》(4版) 直流电机
换向器
作用：实现电刷内外 交直流的转换。
由许多燕尾状的铜片间 隔绝缘云母片而成
材料：采用导电性能好、硬度大、耐磨 性能好的紫铜或铜合金制成。
《电机及拖动基础》(4版) 直流电机
二、直流电机的基本结构
直流电动机的外形图（自带鼓风机的Z4系列）
图中上 为鼓风 机，下 为直流 电动机
《电机及拖动基础》(4版) 直流电机
二、直流电机的基本结构
1-端盖 2-风扇 3-机座 4-电枢 5-主磁极 6-电刷架 7-换向器 8-接线板 9-接线盒
直流电动机的内部结构图
控制电机 第一章 直流伺服电机 1 原理与运行特性
直流伺服电动机的调节特性
1.3 运行特性
斜率k1：
k1 1 C e
是由电机本身参数决定的常数，与负载无关。
直流伺服电动机的调节特性
1.3 运行特性
（2）总阻转矩对调节特性的影响
总阻转矩Ts变化时，Ua0∝Ts ，斜率k1保持不变。
因此对应于不同的总阻转矩Ts1 、 Ts2 、Ts3 、… ，可以 得到一组相互平行的调节特性。
n
Ua0 k1 –
–
始动电压 特性斜率
直流伺服电动机的调节特性
1.3 运行特性
（1） Ua0和k1的物理意义
始动电压Ua0 ：电动机处在待动而又未动临界状态时的电压。 Ua Ts Ra 由 n ，当n=0时，便可求得： 2 C e C e C t Ra U a U a0 Ts C t 由于Ua0∝Ts ，即负载转矩越大，Ua0越高。 控制电压从0到Ua0范围内，电机不转动，称为电动机的死区。
1.1 伺服电动机概述
自动控制系统对伺服电动机的基本要求： (1) 宽广的调速范围。伺服电动机的转速随着控制电 压的改变能在宽广的范围内连续调节。 (2) 机械特性和调节特性均为线性。线性的机械特性 和调节特性有利于提高自动控制系统的动态精度。 机械特性：控制电压一定时，转速随转矩的变 化关系； 调节特性：电动机转矩一定时，转速随控制电 压的变化关系。 (3) 无“自转”现象。伺服电动机在控制电压为零时 能立自行停转。 (4) 快速响应。电动机的机电时间常数要小，相应地 伺服电动机要有较大的培转转矩和较小的转动惯量。 这样，电动机的转速便能随着控制电压的改变而迅 速变化。
第1章 直流伺服电动机
1.1 伺服电动机概述 1.2 直流伺服电动机的原理 1.3 直流伺服电动机运行特性 1.4 直流伺服电动机的控制方式 1.5 直流伺服电动机的动态特性与特种电机 1.6 直流伺服电动机的PWM控制 1.7 直流伺服电动机的应用
第一章.直流电机
直流电机的基本结构总结
主要由定子、转子两部分组成
直流电机
定子
转子
机座 主磁极
电枢铁心
电枢绕组
换向极
电刷装置 换向器
风扇 转轴
轴承
1－3 直流电机分类－励磁方式
他励
串励
I Ia I Ia I f
并励
I Ia I f
注： I ：电源输入电流； I a ：电枢电流； I f ：励磁电流
复励
4
5
6 S7
8
9
10 N11
12 13 14 S 15 16
15 16 1 2 3 4
+
5 67
－
8 9 10 11 12 13 14
+
－
+
－
单迭绕组的特点
• 元件的两个出线端连接于相邻两个换向片上。
• 并联支路数等于磁极数， 2a=2p;
• 整个电枢绕组的闭合回路中， 感应电动势的总和为 零， 绕组内部无环流；
电刷位置对电枢反应的影响
1. 交轴磁势
与主极轴线正交的轴线通常称为交轴 与主极轴线重合的轴线称为直轴；
2 交轴电枢反应
N
S
主极产生磁场的磁密波形
电枢绕组产生磁场的磁密波形
Fax
1 2
( Nia
Da
2x)
Bax
0
Fax
合成磁场的磁密波形
3 直轴磁势
电刷不在几何中心线上， 电枢磁势分为交轴和直轴分量
n
N：总导体数 Ce：电势常数
电枢电势的认识
Ea
pN 60aLeabharlann nCe n
对电枢电势的认识：
一台制造好的电机， 它的电枢电势(V)正比于每极 磁通φ（韦伯)和转速n（r/min), 与磁密分布无关。
有刷电机与无刷电机不同：工作原理、调速方式、性能详细讲解【范本模板】
有刷电机与无刷电机不同:工作原理、调速方式、性能详细讲解一、有刷电机与无刷电机不同有刷电机：1、摩擦大，损耗大有刷电机的时候都碰到这个问题，那就是使用电机一段时间以后，需要开电机来清理电机的碳刷，费时费力，维护强度不亚于来一次家庭大扫除.2、发热大,寿命短由于有刷电机的结构原因，电刷和换向器的接触电阻很大，造成电机整体电阻较大，容易发热,而永磁体是热敏元件，如果温度太高的话，磁钢是会退磁的，使电机性能下降，影响有刷电机的寿命。
3、效率低，输出功率小上面说到的有刷电机发热问题，很大程度是因为电流做功在电机内部电阻上了，所以电能有很大程度转化为了热能,所以有刷电机的输出功率不大，效率也不高。
无刷电机:1、无电刷、低干扰无刷电机去除了电刷，直接的变化就是没有了有刷电机运转时产生的电火花,这样就极大减少了电火花对遥控无线电设备的干扰.2、噪音低，运转顺畅无刷电机没有了电刷，运转时摩擦力大大减小，运行顺畅，噪音会低许多,这个优点对于模型运行稳定性是一个巨大的支持。
3、寿命长,低维护成本二、有刷电机与无刷电机工作原理1、有刷电机的原理有刷电机采用机械换向，磁极不动，线圈旋转。
电机工作时，线圈和换向器旋转，磁钢和碳刷不转，线圈电流方向的交替变化是随电机转动的换相器和电刷来完成的。
在有刷电机中，这个过程是将各组线圈的两个电源输入端，依次排成一个环，相互之间用绝缘材料分隔，组成一个象圆柱体的东西，与电机轴连成一体，电源通过两个碳元素做成的小柱子（碳刷)，在弹簧压力的作用下，从两个特定的固定位置，压在上面线圈电源输入环状圆柱上的两点，给一组线圈通电。
随着电机转动，不同时刻给不同线圈或同一个线圈的不同的两极通电，使得线圈产生磁场的N-S 极与靠近的永磁铁定子的N-S极有一个适合的角度差，磁场异性相吸、同性相斥,产生力量,推动电机转动。
碳电极在线圈接线头上滑动，像刷子在物体表面刷，因此叫碳刷。
相互滑动，会摩擦碳刷，造成损耗,需要定期更换碳刷;碳刷与线圈接线头之间通断交替，会发生电火花，产生电磁破，干扰电子设备.2、无刷电机工作原理无刷电机采取电子换向，线圈不动，磁极旋转。
第六章异步电机(一)—三相异步电动机的基本原理
39
第二节 三相异步电动机的铭牌数据
铭牌上标注额定数据，包括：
额定功率PN—电动机在额定运行状态下输出的机械功率。 额定电压UN—额定运行状态下,电网加在定子绕组的线电压。 额定电流IN—电动机在额定电压下使用, 输出额定功率时, 定 子绕组中的线电流. PN 3 U N I N cos N ηN 额定频率fN—我国规定标准工业用电频率为50HZ. 额定转速nN—电机在额定电压, 额定频率及额定功率下的转速.
6
1.旋转磁场的产生
◆旋转磁场: 极性和大小不变，以一定转速旋转的磁场。 ◆产生原理 条件: 定子为三相对称绕组, 通以三相互差120°的交流电
7
◆p=1时的旋转磁场
8
电流角度变化: 120° 磁场转过角度: 120° 转动方向: UV
9
电流角度变化: 240°
电流角度变化: 360° 磁场转过角度: 360° 转动方向: UVWU
48
4)画定子槽的展开图
归纳： 一般三相绕组的排列和连接方法为： ① 计算极距τ ② 计算每极每相槽数q ③ 划分相带 ④ 组成线圈组 ⑤ 按极性对电流方向的要求分别构成一相绕组。
49
Q1=24, m=3, p=2
τ τ
τ = 6, q = 2, α=30°
τ τ
1 2 相带
3 4 5 67 8 相带
46
二、交流绕组的排列和连接
排列方法: 先确定一相的线圈在定子槽内的排列以及线圈的
连接, 其余两相按空间互差120°电角度的原则进行排列。 如: 给定2p=4, 槽数Q1=24, 先确定一相绕组
1)极距的计算 τ = Q1/2p=24/4=6, 一个极距跨6个槽。 2)线圈中电流方向 每个极距下摆放一个线圈边, 另一个线圈边相距一个极距, 相邻极距下线圈边中的电流方向相反。
简述直流电动机的特点和工作原理
简述直流电动机的特点和工作原理一、引言直流电动机是一种广泛应用的电动机，其特点是转速范围大、转矩平稳、调速性能好等。
本文将详细介绍直流电动机的特点和工作原理。
二、直流电动机的特点1. 转速范围大直流电动机的转速范围非常广泛，从几千转/分到几万转/分不等。
这使得它们适用于许多不同的应用场合，如工业生产线上的传送带、风扇和水泵等。
2. 转矩平稳直流电动机具有非常平稳的转矩输出，这意味着它们可以在不同负载下保持相对恒定的转速。
这使得它们非常适合需要精确控制和调节的应用，例如自动化生产线上的传送带和机械臂。
3. 调速性能好由于直流电动机可以通过改变输入电压或改变励磁电流来实现调速，因此它们具有非常出色的调速性能。
这使得它们适用于需要频繁调整输出功率和速度的应用场合。
4. 结构简单与其他类型的电动机相比，直流电动机的结构相对简单。
它们通常由一个旋转部件（转子）和一个静止部件（定子）组成，这使得它们易于维护和修理。
三、直流电动机的工作原理1. 基本结构直流电动机由定子和转子两部分组成。
定子是由一组线圈绕在铁芯上而成的，这些线圈被连接到外部电源上。
转子则是由一组永磁体或电磁铁芯绕制的线圈组成，被安装在轴上并与定子相互作用。
2. 工作原理当外部电源施加在定子线圈上时，它会产生一个磁场。
这个磁场会与转子中的永磁体或电磁铁芯产生相互作用，导致转子开始旋转。
为了保持旋转运动，必须不断改变定子中的电流方向。
这可以通过使用换向器（也称为刷）来实现。
换向器是一个由碳刷和金属环组成的装置，它充当了通路开关的角色，并将外部电源引入不同的线圈。
当换向器将外部电源引入下一个线圈时，磁场方向也会相应地改变，这将导致转子继续旋转。
这个过程将不断重复，直到电动机停止工作或外部电源被切断。
3. 调速原理调速可以通过改变输入电压或改变励磁电流来实现。
当输入电压增加时，定子中的电流也会增加，这将导致磁场的强度增加，从而使转子旋转更快。
同样地，如果减小输入电压，则转速也会降低。
三相交流异步电机的工作原理
三相交流异步电机的工作原理三相交流异步电机是一种常见的电动机，其工作原理基于电磁感应和磁场的相互作用。
本文将从电磁感应的原理、转子运动方式和工作过程三个方面详细介绍三相交流异步电机的工作原理。
三相交流异步电机的工作原理基于电磁感应。
当电流通过电动机的定子绕组时，会产生一个旋转磁场。
这个旋转磁场会与转子中的导体产生磁场相互作用，从而产生电磁感应力。
根据洛伦兹力的原理，当转子中的导体受到电磁感应力时，会受到一个力矩的作用，从而使转子开始运动。
三相交流异步电机的转子运动方式是“异步”的。
在电机工作时，定子绕组中的三相电流会形成一个旋转磁场，这个旋转磁场的速度称为同步速度。
而转子中的导体由于电磁感应力的作用会受到一个力矩，使其开始转动。
但由于转子中的导体电阻存在，导致转子的转速始终低于同步速度，即转子是“异步”的。
三相交流异步电机的工作过程如下。
当电机通电后，定子绕组中的三相电流会产生一个旋转磁场。
这个旋转磁场会与转子中的导体产生磁场相互作用，从而产生电磁感应力。
这个电磁感应力会使转子受到一个力矩的作用，开始转动。
转子转动时，导体会不断切割磁力线，产生感应电动势，从而产生涡流。
涡流会在转子中产生一个与定子磁场相反的磁场，这个磁场会与定子磁场相互作用，使得转子受到的力矩减小。
当转子的转速接近同步速度时，涡流的作用减小，力矩也减小，最终转子会稳定在一个略低于同步速度的转速上运行。
三相交流异步电机的工作原理是基于电磁感应和磁场的相互作用。
通过定子绕组中的电流产生旋转磁场，与转子中的导体相互作用，使得转子受到力矩的作用开始转动。
转子的转动会产生涡流，涡流与定子磁场相互作用，使得转子受到的力矩减小，从而转子稳定在一个略低于同步速度的转速上运行。
三相交流异步电机的工作原理清晰明了，为其在工业生产和日常生活中的广泛应用奠定了基础。
单相直流电机的原理及特点
单相直流电机的原理及特点单相直流电机是一种将电能转化为机械能的电动机。
它是一种能够产生恒定转速的电动机，广泛应用于家用电器、自动化设备和工业机械等领域。
本文将详细介绍单相直流电机的工作原理及其特点。
一、工作原理单相直流电机的工作原理基于直流电的作用力，通过线圈中的电流和磁场之间的相互作用，达到旋转的效果。
其工作原理分为电磁感应原理和楔形励磁原理两种。
1.1 电磁感应原理单相直流电机的电磁感应原理是基于法拉第电磁感应定律，即当电源电流经过线圈时，会产生磁场。
而当磁场与线圈内的导体相互作用时，会产生感应电流。
这个感应电流会产生与初始电流方向相反的磁场，从而形成一个电动势，推动线圈产生旋转。
1.2 楔形励磁原理单相直流电机的楔形励磁原理是基于线圈中的电流和磁场的相互作用效果。
当电源给线圈带电时，线圈中的电流会产生磁场。
而线圈由于电阻的存在，会发生电阻电压降。
然后，磁场和电阻电压降之间的合力形成一个旋转力矩，从而推动线圈产生旋转。
二、特点2.1 稳定性单相直流电机的特点之一是其转速相对稳定。
由于其工作原理的特点，单相直流电机的转速相对稳定，不容易受外部因素的影响。
这使得它成为一种可靠且稳定的动力装置，适用于各种工业场合。
2.2 节能性与其他类型的电动机相比，单相直流电机具有较高的能量转化效率。
它能够将电能有效地转化为机械能，减少能量的浪费。
这使得单相直流电机在现代工业中得到广泛应用，并成为提高能源利用效率的重要设备。
2.3 自启动能力单相直流电机具有自启动的能力，无需外部辅助设备即可启动。
这一特点使得单相直流电机在一些应急场合下能够迅速启动并提供动力支持，保障设备的正常运行。
2.4 调速性能优异单相直流电机的调速性能相对比较好，可以实现宽范围的转速调节。
通过改变电源电压或电阻的方式，可以调节电机的转速，满足不同工况下的工作要求。
2.5 易于控制相对比较复杂的交流电机，单相直流电机的控制相对简单。
通过改变线圈中的电流大小和方向，可以实现对电机运行状态的控制。