直流电动机说课课件
合集下载
2024年《直流电动机》PPT课件
E K EΦ n
T KTΦI a
0
求得
n
U Ra KEΦ KEΦ
Ia
n f(I a )
Ia
式中：n0
U K EΦ
: 理想空载转速
总目录 章目录 返回 上一页 下一页
8.3 直流电动机的机械特性
3. 机械特性 n f(T)
n
U Ra KEΦ KEΦ
Ia
T
K
Φ
T
I
a
I
+
+
If
E
M _
Ia
U
总目录 章目录 返回 上一页 下一页
例: 有一并励电动机，其额定数据如下：P２=22KW,
UN=110V, nN=1000r/min, = 0.84, 并已知
Rf= 27.5 ，Ra= 0.04 , 试求: (1) 额定电流I , 额定
电枢电流Ia及额定励磁电流If ; (2) 损耗功率PaCu ,
磁电流If和磁通不变，即 = 常数。则
T=KT Ia = KT Ia
即：并励电动机的磁通
nT
T f(I a )
= 常数，转矩与电枢电流
成正比。
2. 转速特性 n f(I a )
0
Ia
总目录 章目录 返回 上一页 下一页
8.3 直流电动机的运行特性
由以下公式
nT n0
T f(I a )
U E Ia Ra
三、复励电动机
I
他的工作特性介于并励 +
和串励之间。如果并励绕组 U 磁通势起主要作用，其工作 _ 特性与并励电动机工作特性 接近。如果串励绕组磁通势 起主要作用，其工作特性与 串励电动机工作特性接近。 但因为有并励绕组磁通势的 存在，磁通不会趋近于零， 所以空载或轻载时，仍能正 常运行。
直流电机教学ppt
所以电刷A为正极性，电刷Ｂ为负极性。电枢旋转180°时，导 体cd转至Ｎ极下，感应电动势的方向由c指向d，电刷A与d所连
换向片接触，仍为正极性；导体ab转至S极下，感应电动势的 方向变为a指向b，电刷B与a所连换向片接触，仍为负极性。可 见，直流发电机电枢线圈中的感应电动势的方向是交变的，而
通过换向器和电刷的作用，在电刷Ａ、Ｂ两端输出的电动势是 方向不变的直流电动势。若在电刷Ａ、Ｂ之间接上负载，发电
第一章 直 流 电 机 图1.2.3 主磁极
第一章 直 流 电 机 图1.2.4 换向极
第一章 直 流 电 机
2) 换向极（commutating pole）
两相邻主磁极之间的小磁极叫换向极，也叫附加极或间极。 换向极的作用是改善电机换向，减小电机运行时电刷与换向器 之间可能产生的火花。换向极由换向极铁心和换向极绕组构成， 如图1.2.4所示。换向极铁心一般用整块钢制成。对换向性能 要求较高的直流电机，换向极铁心可用1～1.5 mm厚的钢板冲 制叠压而成。 换向极绕组用绝缘导线绕制而成，套在换向极 铁心上。整个换向极用螺钉固定于机座上。换向极的数目一般 与主磁极相等。
由c流向d。载流导体ab和cd均处于N、S极之间的磁场当中，受
到电磁力的作用，其方向由左手定则确定，可知这一对电磁力 形成一个转矩，称为电磁转矩，电磁转矩的方向为逆时针方向， 使整个电枢逆时针方向旋转。当电枢旋转180°，导体cd转到N 极下，ab转到S极，如图⒈⒈１所示，由于电流仍从电刷A流人， 使cd中的电流方向变为由d流向c，而ab中的电流由b流向a，从 电刷B流出，用左手定则可判别，电磁转矩的方向仍是逆时针方 向。
(3)额定电流IN：是指电机按照规定的工作方式运行时电 枢绕组允许流过的最大电流，单位为A(安)。
换向片接触，仍为正极性；导体ab转至S极下，感应电动势的 方向变为a指向b，电刷B与a所连换向片接触，仍为负极性。可 见，直流发电机电枢线圈中的感应电动势的方向是交变的，而
通过换向器和电刷的作用，在电刷Ａ、Ｂ两端输出的电动势是 方向不变的直流电动势。若在电刷Ａ、Ｂ之间接上负载，发电
第一章 直 流 电 机 图1.2.3 主磁极
第一章 直 流 电 机 图1.2.4 换向极
第一章 直 流 电 机
2) 换向极（commutating pole）
两相邻主磁极之间的小磁极叫换向极，也叫附加极或间极。 换向极的作用是改善电机换向，减小电机运行时电刷与换向器 之间可能产生的火花。换向极由换向极铁心和换向极绕组构成， 如图1.2.4所示。换向极铁心一般用整块钢制成。对换向性能 要求较高的直流电机，换向极铁心可用1～1.5 mm厚的钢板冲 制叠压而成。 换向极绕组用绝缘导线绕制而成，套在换向极 铁心上。整个换向极用螺钉固定于机座上。换向极的数目一般 与主磁极相等。
由c流向d。载流导体ab和cd均处于N、S极之间的磁场当中，受
到电磁力的作用，其方向由左手定则确定，可知这一对电磁力 形成一个转矩，称为电磁转矩，电磁转矩的方向为逆时针方向， 使整个电枢逆时针方向旋转。当电枢旋转180°，导体cd转到N 极下，ab转到S极，如图⒈⒈１所示，由于电流仍从电刷A流人， 使cd中的电流方向变为由d流向c，而ab中的电流由b流向a，从 电刷B流出，用左手定则可判别，电磁转矩的方向仍是逆时针方 向。
(3)额定电流IN：是指电机按照规定的工作方式运行时电 枢绕组允许流过的最大电流，单位为A(安)。
直流电动机的原理及特性PPT课件(2024版)
a)—电枢铁心 冲片
b)—电枢铁心
第8页/共73页
2.1.1 基本机构——2.转子部分
（2）电枢绕组：电枢绕组是 由许多按一定规律联接的 线圈组成，它是直流电机 的主要电路部分，也是通 过电流和感应电动势，从 而实现机电能量转换的关 键性部件。
1—槽楔 2—线圈绝缘 3—导体 4—层间绝缘 5—槽绝缘 6—槽底绝缘
1
符号含义：H 平均磁场强度，l 平均计算长度
气隙
t 电枢齿 a 电枢轭 m 主磁极 j 定子轭
第34页/共73页
直流电机的空载磁化特性曲线
空载磁化特性曲线： 0 f (2Ff ) 或0 f (Ff ), 0 f (I f )
在额定状态下，电机往往工 作在饱和点附近，这样即可 以获得较大的磁通，又不致 需要太大的励磁磁动势，从 而可以节省铁心和励磁绕组 的材料。（线性分析方法）
第23页/共73页
2.2 直流电机的电枢绕组
2.1.1 单叠绕组
1.线圈的元件边及端接线（一个绕组原件就是一个线圈）
第24页/共73页
2.2 直流电机的电枢绕组
2.1.1 单叠绕组
2.单叠绕组的特点：元件的两个端子连接在相邻的两个 换向片上。 单叠绕组的所有的相邻元件依次串联，即后一元件的首 端与前一元件的末端连在一起，接到一个换向片上。最 后一个元件末端与第一个元件首端连接在一起，形成一 个闭合回路。
第40页/共73页
交轴电枢磁场的特点：
①. 电枢磁势Fa与主极磁势Ff互相垂直； ②. 电枢表面各点的电枢磁势Fa不等；在几何中性线处电枢磁势Fa最大，在极轴线处等于零，即Fa=0。 ③. 电枢磁密Bmax在几何中心线处的值不为零。
第41页/共73页
九年级物理全册 直流电动机课件
人机交互与物联网
人机交互和物联网技术将为直流电动机的发展带来新的机遇。通过与计算机、传感器和执 行器的配合，实现电机的远程监控和管理，提高生产效率和安全性。同时，人机交互技术 的应用将使电机更加智能化和易于操作，提高用户体验。
THANKS
感谢观看
03
闭环控制系统广泛应用于高精度、高稳定性的控制系统中，如
工业生产中的精密加工、航空航天等领域。
05
直流电动机的维护保养
日常维护保养
保持电动机清洁
经常用干燥的布擦拭电动机，以防止灰尘和污垢堆积，同时要定 期清理散热风扇和通风口，确保良好的散热效果。
检查电动机的接线
定期检查电动机的接线是否牢固，是否出现裸露或断裂现象，以防 因接线不良导致电动机工作异常。
汽车电器
汽车中的电器设备如雨刷器、空调 等也常常使用直流电动机进行驱动 。
其他领域
航空航天
在航空航天领域，直流电 动机作为驱动电机被用于 各种飞行器中。
医疗设备
医疗设备中也有很多地方 使用到直流电动机，如假 肢、轮椅等设备的驱动。
机器人
机器人是近年来直流电动 机应用的新兴领域之一， 作为驱动电机被广泛应用 于各种类型的机器人中。
换向器
换向器是直流电动机的重要组 成部分，它由许多铜片组成， 每个铜片的外沿套着绝缘材料 。
转轴
转轴连接着电枢和负载，是支 撑电枢和传递扭矩的重要部件 。
磁极
定子，提供磁场，通常由铁和 铜制成。
直流电动机的工作原理
通电导体在磁场中受到力的作用
当直流电流通过导体时，导体受到安培力的作用，从而产生旋转力矩。
注意电动机的噪音和振动
倾听电动机运转时是否有异常的噪音或振动，如有则需及时停机检 查并修复。
人机交互和物联网技术将为直流电动机的发展带来新的机遇。通过与计算机、传感器和执 行器的配合，实现电机的远程监控和管理，提高生产效率和安全性。同时，人机交互技术 的应用将使电机更加智能化和易于操作，提高用户体验。
THANKS
感谢观看
03
闭环控制系统广泛应用于高精度、高稳定性的控制系统中，如
工业生产中的精密加工、航空航天等领域。
05
直流电动机的维护保养
日常维护保养
保持电动机清洁
经常用干燥的布擦拭电动机，以防止灰尘和污垢堆积，同时要定 期清理散热风扇和通风口，确保良好的散热效果。
检查电动机的接线
定期检查电动机的接线是否牢固，是否出现裸露或断裂现象，以防 因接线不良导致电动机工作异常。
汽车电器
汽车中的电器设备如雨刷器、空调 等也常常使用直流电动机进行驱动 。
其他领域
航空航天
在航空航天领域，直流电 动机作为驱动电机被用于 各种飞行器中。
医疗设备
医疗设备中也有很多地方 使用到直流电动机，如假 肢、轮椅等设备的驱动。
机器人
机器人是近年来直流电动 机应用的新兴领域之一， 作为驱动电机被广泛应用 于各种类型的机器人中。
换向器
换向器是直流电动机的重要组 成部分，它由许多铜片组成， 每个铜片的外沿套着绝缘材料 。
转轴
转轴连接着电枢和负载，是支 撑电枢和传递扭矩的重要部件 。
磁极
定子，提供磁场，通常由铁和 铜制成。
直流电动机的工作原理
通电导体在磁场中受到力的作用
当直流电流通过导体时，导体受到安培力的作用，从而产生旋转力矩。
注意电动机的噪音和振动
倾听电动机运转时是否有异常的噪音或振动，如有则需及时停机检 查并修复。
直流电动机ppt课件
但是当线圈转过90度角，即线圈平面与磁场垂直时，观察到：
现象：线圈来回摆动最终静止在该位置，不能持续转动 分析原因：转过90度角时，由左手定则判定，这两个力变成在一条 直线上，这个位置叫作平衡位置。线圈的惯性使它可以冲过平衡位 置，但不能持续转动。
活动2：在活动1的基础上，我们不把线圈两端的漆层全部刮掉，而是将一段 的磁层全部刮掉，另一端的漆层刮掉半周，进行实验。观看下面的演示视频， 回答相关问题。
乙
转过90°后到 达平衡位置。
丙
线圈的惯性使它冲过平 衡位置，于是换向器就 改变了所接触的电刷 ， 此时ab 边受力方向变成 向下，cd 边受力方向变 成向上，于是线圈就继 续沿顺时针方向转动 90°。
丁
转到图丁所示的 平衡位置时，又 靠惯性冲过去， 就回到了图甲的 状态。
甲
乙
丙
丁
总之，依靠换向器与电刷的配合，每转动半周，线圈中的电流方向就改变 一次，这样线圈就能够连续不停地沿同一方向转动下去。
②交流电动机：电扇、洗衣机、电冰箱、水泵、农产品加工 机械的电动机。
当堂检测
1．直流电动机工作时，线圈经过垂直磁感线的位置时（ B ） A．线圈受力平衡，速度为零 B．线圈受力平衡，速度不为零 C．线圈受力不平衡，速度为零 D．线圈受力不平衡，速度不为零
2. 关于换向器的作用，下列说法中正确的是（ D ） A．直流电动机的换向器既可以改变线圈中的电流方向，又可以改变外 部电流方向 B．直流电动机的换向器是将外部电路的直流电变成线圈中的交流电 C．直流电动机的换向器是用来改变电流的大小和方向 D．当直流电动机的线圈刚转过平衡位置时，换向器能立即改变线圈中 的电流方向
3.如图为直流电动机的工作原理图，分析正确的是（ D ） A．线圈连续转动是靠电磁继电器来实现的 B．电动机通电后不转，一定是电路断路 C．电动机工作过程中，消耗的电能全部转化为机械能 D．改变磁场方向可以改变线圈转动的方向
电机教程直流电机PPT课件
ia
N
Da
1 2
A
电枢表面任一点x处的电枢磁势Fax为
Fax=Ax
Fax为三角波。
而电枢表面任一点x处的电枢磁密Bax为
Bax
0Hax
Fax
0
. x
电枢磁密沿电枢圆周分布规律为一马鞍形磁密波。
.
第29页/共36页
. 小结：电枢磁场的特点：
①. 电枢磁势Fa与主极磁势Ff0互相垂直； ②. 电枢表面各点的电枢磁势Fa不等；
1
2
3
4
上层边
1 2 3 4
15
15
16
16
1
1
第16页/共36页
下层边
5′ 6′ 7′ 8′
3′ 4′ 5′
线圈：
一个线圈旋转一周产生的电动势一定是正弦波。
在某一瞬间，每个线圈均有电动势，只不过有的大， 有的小，有的等于零；有的为正，有的为负。
而∑e = e1+e2+e3+e4+e5+e6+e7+e8+e9+e10+……+e15+e16
end
§4
一、直流电机的空载磁场
直流电机的磁场
当只有励磁绕组中有电流，而其他绕组中均无电流时的磁场 称为空载磁场。
1. 电机的磁化曲线 电机的磁路
①主磁极 ②空气隙 ③电枢齿 ④电枢磁轭 ⑤定子磁轭
由安培环路定律，得
∑(Hxlx)=2If0Nf=2Ff0
=2Hδδ+2Htlt+2Hala+2Hmlm+2Hjlj
2a = 2
⑵. 电刷数目：
一般地，2b = 2p （即全额电刷.） 第21页/共36页
直流电机ppt
二、直流电二机、的直电流枢电反机应的电枢反应
直流电机的电枢反应
直轴
直轴与交轴：主极的轴线称为直轴，与直轴正交
的轴线叫交轴
电枢反应定义：电机带上负载时，电枢绕组中
交轴
有电流流过，载流的电枢绕组将产生磁动势，电枢磁 动势对主磁场的影响叫电枢反应。
图2-1 直流电机交直轴示意图
电枢反应分类：交轴电枢反应和直轴电枢反应
Te
Rj ：调节电阻
R为j 0时，由于 Ra远小于 ， CeCT2 故不计磁饱和时直流电动机的机 械特性为一稍微下降的直线。如 果计及磁饱和时，交轴电枢反应 呈现去磁作用，曲线下降程度减 小。
图4-2 直流电动机机械特性
五、直流电动机的启动、调速和制动
直流电动机的启动
启动时,n= 0 Ea=0，若加入额定电压，则
工作特性
转矩特性：Te f (P2 )
Te
T0
T2
T0
P2
：转子机械角速度
转矩特性基本呈线性关系；实
际上，P2 增大时，转速略有下 降，故曲线将略微向上弯曲。
效率特性： f (P2 )
P2
P2 P
当不变损耗等于可变损耗 时，电机效率最大。
机械特性
n
u Ce
Ra CeCT
Rj 2
主要内容
2023最新整理收集 do something
一、直流电机的工作原理和基本结构 二、直流电机的电枢反应 三、直流电机基本方程 四、直流电动机的运行特性 五、直流电动机的启动、调速和制动
一、直流电机的工作原理和基本结构
工作原理
电刷
+
N I
U I
–
换向片
S
以电动机为例
《直流电机教案》课件
《直流电机教案》课件第一章：直流电机简介1.1 直流电机的概念介绍直流电机的定义和基本原理解释直流电机的工作原理和结构组成1.2 直流电机的类型区分不同类型的直流电机，如永磁直流电机、有刷直流电机和无刷直流电机等介绍每种类型直流电机的特点和应用领域第二章：直流电机的工作原理2.1 电枢绕组和磁极解释电枢绕组和磁极的作用和相互关系介绍电枢绕组和磁极的构造和特点2.2 电磁感应原理讲解电磁感应原理在直流电机中的应用演示电磁感应实验和解释其原理第三章：直流电机的运行特性3.1 转速和转矩介绍直流电机的转速和转矩的概念分析影响转速和转矩的因素，如电流、电压和负载等3.2 电动势和电流解释直流电机的电动势和电流的关系探讨电动势和电流的调节方法及其影响因素第四章：直流电机的控制技术4.1 电枢电压控制介绍电枢电压控制的方法和原理分析电枢电压控制对直流电机运行的影响4.2 电枢电流控制解释电枢电流控制的方法和原理探讨电枢电流控制对直流电机运行的调节作用第五章：直流电机的应用领域5.1 工业应用介绍直流电机在工业领域的应用实例，如电动汽车、和电梯等分析直流电机在工业应用中的优势和局限性5.2 消费电子应用解释直流电机在消费电子领域的应用实例，如电动玩具、吸尘器和风扇等探讨直流电机在消费电子应用中的发展趋势和挑战。
第六章：直流电机的维护与故障排除6.1 维护注意事项介绍直流电机日常维护的基本要点讲解维护过程中应避免的问题和操作错误6.2 故障排除方法分析常见的直流电机故障及其原因教授故障排除的步骤和技巧，包括诊断和修复第七章：直流电机的节能与环保7.1 节能原理与技术解释直流电机节能的原理和方法探讨节能技术在直流电机中的应用和效果7.2 环保法规与标准介绍环保法规对直流电机的影响分析直流电机环保标准的发展趋势第八章：直流电机在新能源汽车中的应用8.1 新能源汽车概述介绍新能源汽车的定义和分类解释新能源汽车与传统汽车的区别8.2 直流电机在电动汽车中的应用探讨直流电机在电动汽车中的关键作用分析电动汽车中直流电机的发展趋势和技术挑战第九章：直流电机在技术中的应用9.1 电机需求解释技术对电机的要求和特点分析电机应用的挑战和解决方案9.2 直流电机在中的应用案例介绍直流电机在各个关节中的应用实例探讨技术发展对直流电机性能的影响第十章：未来直流电机的发展趋势10.1 新材料与技术创新介绍新材料和技术在直流电机发展中的作用分析未来直流电机技术发展的可能性10.2 市场与应用前景探讨全球直流电机市场的趋势预测直流电机在不同应用领域的前景和机遇重点和难点解析1. 第一章：直流电机简介直流电机的概念：理解直流电机的基本原理和工作方式。
《直流电动机》课件
《直流电动机》PPT课件
欢迎来到本次关于直流电动机的PPT课件！本课件将深入介绍直流电动机的原 理、性能、控制方法和应用等方面的知识，让你全面了解直流电动机的优点 和发展趋势。
引言
直流电动机的概述
介绍直流电动机的基本概念和工作原理。
直流电动机的分类
介绍直流电动机按照不同标准进行分类。直流 Nhomakorabea动机原理
直流电动机的负载特 性曲线
分析直流电动机在不同负载下 的性能特点和工作规律。
直流电动机的控制方法
1
直流电动机的起动方法
介绍直流电动机的各种起动方式和控制技术。
2
直流电动机的调速方法
讨论直流电动机的调速原理和调速器件。
3
直流电动机的刹车方法
解析直流电动机的各种制动方式和刹车装置。
直流电动机的应用
工业自动化中的应用
探索直流电动机在工业自动化领 域的广泛应用。
交通运输中的应用
介绍直流电动机在交通运输行业 的应用案例。
家庭电器中的应用
展示直流电动机在家庭电器中的 创新应用。
结论
直流电动机的优点
总结直流电动机相对于其他类型电动机的优势 和特点。
直流电动机的未来发展趋势
展望直流电动机未来的发展方向和创新趋势。
参考文献
1 直流电动机相关权威 2 直流电动机相关研究 3 其他与直流电动机相
资料
论文
关的学术资料
推荐获取关于直流电动机 的权威资料和参考书籍。
列举一些与直流电动机相 关的研究成果和学术论文。
提供其他与直流电动机领 域相关的学术资料。
直流电动机的结构
解析直流电动机内部结构和各 部件的作用。
直流电动机的工作原 理
欢迎来到本次关于直流电动机的PPT课件！本课件将深入介绍直流电动机的原 理、性能、控制方法和应用等方面的知识，让你全面了解直流电动机的优点 和发展趋势。
引言
直流电动机的概述
介绍直流电动机的基本概念和工作原理。
直流电动机的分类
介绍直流电动机按照不同标准进行分类。直流 Nhomakorabea动机原理
直流电动机的负载特 性曲线
分析直流电动机在不同负载下 的性能特点和工作规律。
直流电动机的控制方法
1
直流电动机的起动方法
介绍直流电动机的各种起动方式和控制技术。
2
直流电动机的调速方法
讨论直流电动机的调速原理和调速器件。
3
直流电动机的刹车方法
解析直流电动机的各种制动方式和刹车装置。
直流电动机的应用
工业自动化中的应用
探索直流电动机在工业自动化领 域的广泛应用。
交通运输中的应用
介绍直流电动机在交通运输行业 的应用案例。
家庭电器中的应用
展示直流电动机在家庭电器中的 创新应用。
结论
直流电动机的优点
总结直流电动机相对于其他类型电动机的优势 和特点。
直流电动机的未来发展趋势
展望直流电动机未来的发展方向和创新趋势。
参考文献
1 直流电动机相关权威 2 直流电动机相关研究 3 其他与直流电动机相
资料
论文
关的学术资料
推荐获取关于直流电动机 的权威资料和参考书籍。
列举一些与直流电动机相 关的研究成果和学术论文。
提供其他与直流电动机领 域相关的学术资料。
直流电动机的结构
解析直流电动机内部结构和各 部件的作用。
直流电动机的工作原 理
电机学PPT课件-直流电动机
3
机电一体化设计
结合机械、电子、信息等多学科知识，进行直流 电动机的优化设计，实现高效、紧凑、可靠的设 计目标。
THANKS
感谢观看
电动车与新能源汽车
随着电动车和新能源汽车的普及，直流电动机作为动力源将得到 更广泛的应用。
智能家居与家电
直流电动机在智能家居和家电领域的应用将不断拓展，如智能吸 尘器、电动窗帘等。
直流电动机的创新研究
1 2
新材料与新工艺
研究新型材料和制造工艺，提高直流电动机的性 能和可靠性。
控制策略优化
研究先进的控制算法和策略，提高直流电动机的 响应速度和稳定性。
电机学ppt课件-直 流电动机
目录
• 直流电动机简介 • 直流电动机的特性 • 直流电动机的控制 • 直流电动机的常见故障与维护 • 直流电动机的发展趋势与展望
01
CATALOGUE
直流电动机简介
直流电动机的基本结构
定子
固定部分，包括主磁极和换向器。
转子
旋转部分，由导电的电枢绕组和铁芯组成。
换向器
大。
转矩与磁通关系
02
在一定范围内，转矩与磁通成正比。但当磁通增加到一定程度
时，转矩增加趋缓。
转矩与转速关系
03
在一定转速范围内，转矩与转速成反比。转速越高，转矩越小
。
直流电动机的机械特性
机械特性方程
直流电动机的机械特性方 程表示了电动机的转速、 转矩和电源电压之间的关 系。
固有机械特性
固有机械特性是指在一定 励磁电流和电枢电压下的 机械特性。
当电机发生缺相故障时，自动切断电源，防 止电机因缺相而损坏。
04
CATALOGUE
直流电动机说课课件.ppt
– 位置传感器 • 位置传感器的作用就是获得电机转子的位置，并
将此位置转换为电信号。它是电子换相的依据。
无刷直流电机概述（5）
• 运行方式
1.三相绕组星形联接
1)三相半控 2)三相全控
(1)两两导通方式 (2)三三导通方式
2.三相绕组三角形联接
1)两两导通方式 2)三三导通方式
Φm
Φ0
Φσ
Λ0 Φr
– 七十年代初期，我国开始进行无刷直流电动机 的研制工作，主要集中在一些科研单位大专院 校。原电子部21所是我国最早开发无刷直流电 动机的单位之一，70年代中期在总结多年研究 成果的基础上，撰写出版了我国最早公布的 “无刷直流电动机”专著。
– 方波无刷直流电机的技术已经成熟，进入了量 产阶段。但控制器还在发展中。
– 1917年，Boliger提出了用整流管代替有刷直流 电动机的机械电刷，从而诞生了无刷直流电动 机的基本思想。
– 1955年美国的D.哈利森（Harrison）等人首次 申请了用晶体管换向线路代替有刷直流电动机 机械电刷的专利，标志着现代无刷直流电动机 的诞生
无刷直流电机的发展（4）
• 1978年原西德MANNESMANN公司在汉诺威
贸易博览会上推出MAC方波无刷直流电动 机及其驱动器，标志着方波无刷直流电动 机技术进入实用阶段。
• 1986年H.R.Bolton对方波无刷直流电动机进
行了全面系统的总结，成为方波无刷直流 电动机研究的经典文献，它标志着方波无 刷直流电动机在理论上达到了成熟。
无刷直流电机的发展（5）
• 国内发展情况
– 正弦波无刷直流电机还在发展中。
无刷直流电机的发展（6）
• 国内主要研究机构
– 军用电机方面有西北工大、南航等 – 民用电机方面有上海21所、西安交大、浙大、
将此位置转换为电信号。它是电子换相的依据。
无刷直流电机概述（5）
• 运行方式
1.三相绕组星形联接
1)三相半控 2)三相全控
(1)两两导通方式 (2)三三导通方式
2.三相绕组三角形联接
1)两两导通方式 2)三三导通方式
Φm
Φ0
Φσ
Λ0 Φr
– 七十年代初期，我国开始进行无刷直流电动机 的研制工作，主要集中在一些科研单位大专院 校。原电子部21所是我国最早开发无刷直流电 动机的单位之一，70年代中期在总结多年研究 成果的基础上，撰写出版了我国最早公布的 “无刷直流电动机”专著。
– 方波无刷直流电机的技术已经成熟，进入了量 产阶段。但控制器还在发展中。
– 1917年，Boliger提出了用整流管代替有刷直流 电动机的机械电刷，从而诞生了无刷直流电动 机的基本思想。
– 1955年美国的D.哈利森（Harrison）等人首次 申请了用晶体管换向线路代替有刷直流电动机 机械电刷的专利，标志着现代无刷直流电动机 的诞生
无刷直流电机的发展（4）
• 1978年原西德MANNESMANN公司在汉诺威
贸易博览会上推出MAC方波无刷直流电动 机及其驱动器，标志着方波无刷直流电动 机技术进入实用阶段。
• 1986年H.R.Bolton对方波无刷直流电动机进
行了全面系统的总结，成为方波无刷直流 电动机研究的经典文献，它标志着方波无 刷直流电动机在理论上达到了成熟。
无刷直流电机的发展（5）
• 国内发展情况
– 正弦波无刷直流电机还在发展中。
无刷直流电机的发展（6）
• 国内主要研究机构
– 军用电机方面有西北工大、南航等 – 民用电机方面有上海21所、西安交大、浙大、
九年级物理全册--直流电动机-PPT课件(2024版)
21
-
答案：(1)导电(或接触良好) 换向器(2)①将线圈旋转一定角度 ②增大电源电压(或换一块磁性更强的磁体)
22
-
【方法归纳】直流电动机不转的四类原因及解决措施
原因种类
具体故障
处理方法
电路原因
电刷与换向器接触不良
将换向器、电刷表面氧化层刮去,使二者接触良好
电流太小
增大电源电压
线圈内部开路
更换线圈
换向器变形,电刷同时接触同一个换向器片,使线圈被短路
调好换向器位置
23
-
原因种类
具体故障
处理方法
磁场原因
磁体的磁性弱
换强磁体
机械原因
线圈被卡住,电刷与换向器接触太紧或线圈转轴受到的摩擦力太大
调节松紧,减少摩擦
位置原因
线圈刚好处在平衡位置
用手转动线圈使其转过平衡位置
24
-
1.下列哪种设备是根据如图所示的实验原理制成的( )A.电熨斗 B.电动机C.电磁铁 D.发电机
33
-
6.如图所示,在直流电动机的工作过程中,换向器起了关键的作用,它能使线圈刚刚转过平衡位置时就自动改变线圈中的 ,从而实现通电线圈在磁场中的连续转动。电动机工作时是把电能转化为 能,实际使用的直流电动机由 和 两部分组成,如图所示的线圈为 。
34
-
【解析】本题考查线圈平衡位置的特点。直流电动机是根据通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的，它是一种将电能转化为机械能的机器。为了让电动机能够持续转动，在制作电动机时增加了换向器，当线圈刚好转过平衡位置时就自动改变线圈中的电流的方向，及时改变通电线圈的受力方向，保证电动机能够连续转动。实际使用的直流电动机是由转子和定子两部分组成，图中线圈是转动的，称为转子。答案：电流方向 机械 转子 定子 转子
-
答案：(1)导电(或接触良好) 换向器(2)①将线圈旋转一定角度 ②增大电源电压(或换一块磁性更强的磁体)
22
-
【方法归纳】直流电动机不转的四类原因及解决措施
原因种类
具体故障
处理方法
电路原因
电刷与换向器接触不良
将换向器、电刷表面氧化层刮去,使二者接触良好
电流太小
增大电源电压
线圈内部开路
更换线圈
换向器变形,电刷同时接触同一个换向器片,使线圈被短路
调好换向器位置
23
-
原因种类
具体故障
处理方法
磁场原因
磁体的磁性弱
换强磁体
机械原因
线圈被卡住,电刷与换向器接触太紧或线圈转轴受到的摩擦力太大
调节松紧,减少摩擦
位置原因
线圈刚好处在平衡位置
用手转动线圈使其转过平衡位置
24
-
1.下列哪种设备是根据如图所示的实验原理制成的( )A.电熨斗 B.电动机C.电磁铁 D.发电机
33
-
6.如图所示,在直流电动机的工作过程中,换向器起了关键的作用,它能使线圈刚刚转过平衡位置时就自动改变线圈中的 ,从而实现通电线圈在磁场中的连续转动。电动机工作时是把电能转化为 能,实际使用的直流电动机由 和 两部分组成,如图所示的线圈为 。
34
-
【解析】本题考查线圈平衡位置的特点。直流电动机是根据通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的，它是一种将电能转化为机械能的机器。为了让电动机能够持续转动，在制作电动机时增加了换向器，当线圈刚好转过平衡位置时就自动改变线圈中的电流的方向，及时改变通电线圈的受力方向，保证电动机能够连续转动。实际使用的直流电动机是由转子和定子两部分组成，图中线圈是转动的，称为转子。答案：电流方向 机械 转子 定子 转子
直流电机的工作原理学习ppt课件
4 无e
13
结论： 1 . 电枢线圈中的电势方向由于电枢旋转而随时间做正 负变化。
2. 电刷A、B间出现了一个极性不变的电动势或电压。 3. 换向器的作用：把直流发电机电枢线圈中交变的感 应电动势，变成电刷A、B两端输出的直流电动势，这 种作用称为整流。
.精品课件.
14
实际电机中，电枢上放置了许多线圈组成的电枢绕组，这些线 圈均匀分布在电枢表面，并按一定规律连接起来。实践证明， 若每极下线圈边数大于8时，电势脉动的幅值将可小于1%，基本 是一直流电势。
.精品课件.
20
二、直流电动机工作原理（ f=Bli,方向：左手定则）
b
d
4
a
A
c
2
1
B
.精品课件.
21
二、直流电动机的工作原理（f=Bli,方向：左手定则）
f
i
Te
i
1
f
2
f i
Te
i
2
f
1
1 感应电流方向：
b →a , c →d 电压：A+ B-
2 无e
.精品课件.
3 感应电流方向：
a →b , d→c 电压： A+ B-
.精品课件.
27
小结： 一、直流发电机的工作原理 二、直流电动机的工作原理
.精品课件.
28
作业： 1. P11：二、（1）（2） 2. 直流发电机和直流电动机的特点？
.精品课件.
29
e v
i
要维持电动机状态，外部输入 电动势必须大于电枢内部切割运动 产生的感应电动势。
Te
1 2
i e
v
.精品课件.
24
直流电机篇PPT课件
电机振动或噪声过大
常见问题 诊断方法 修复措施
电机振动或噪声过大可能是由于机械松动、转子不平衡 、轴承损坏等原因所致。
诊断电机振动或噪声过大的方法包括观察法、听觉法、 触摸法等，通过这些方法可以初步判断故障原因。
针对不同的故障原因，采取相应的修复措施，如紧固松 动部位、重新平衡转子或更换轴承等，以消除振动或噪 声。
05
直流电机常见故障与维护
电刷与换向器磨损
正常磨损 磨损原因 维护建议
电刷和换向器在电机运行过程中会发生正常磨损，这是 由于电流通过电刷与换向器接触产生摩擦所致。
电刷与换向器的磨损主要与电流大小、电刷压力、换向 器表面粗糙度以及电机运行环境有关。
为减缓电刷与换向器的磨损，应定期检查电刷和换向器 的磨损情况，保持适当的电刷压力和换向器表面粗糙度 ，并确保电机运行环境良好。
铁芯通常由硅钢片叠 压而成，以减小磁阻 和减少能量损失。
转子
转子是直流电机的旋转部分， 通常由铁芯和绕组组成。
铁芯同样由硅钢片叠压而成， 以减小磁阻和减少能量损失。
绕组则通常由绝缘导线绕制而 成，以产生磁场。
换向器
换向器是直流电机的重要部件之一，主要作用是将电刷上的直流电流转换为绕组上 的交流电流，以实现电流方向的改变。
电机过热或冒烟
01
严重故障
02
电机过热可能是由于负载过大、通风不良、轴承损坏等原 因所致，冒烟则可能是由于电机内部短路或严重过载引起 。
03
预防措施
04
为预防电机过热或冒烟，应定期检查电机运行状况，确保 通风良好，避免超载运行，并定期更换轴承等易损件。
05
处理方法
06
一旦发现电机过热或冒烟，应立即停机检查，找出故障原 因并排除，同时对电机进行全面检修和保养。
直流电机的工作原理及特性(共149张PPT)全
发电机的电磁转矩是阻转矩，它与电枢转动的方向 或原动机的驱动转矩的方向相反，在图3. 5中，应 用左手定则就可看出。
因此，在等速转动时，原动机的转矩T1必须与发电 机的电磁转矩T及空载损耗转矩T0相平衡。
3.1.2 直流电机的基本工作原理
当发电机的负载(即电枢电流)增加时，电磁转矩和 输出功率也随之增加，这时原动机的驱动转矩和所 供给的机械功率亦必须相应增加，以保持转矩之间 及功率之间的平衡，而转速基本上不变。
但由于长期以来交流电动机的调速问题未能得到满意 的解决，在此之前，直流电动机具有交流电动机所不 能比拟的良好的启动性能和调速性能。
一、直流电动机
到目前为止，虽然交流电动机的调速问题已经解决，
但是在速度调节要求较高，正、反转和启、制动频繁或 多单元同步协调运转的生产机械上，仍采用直流电动机 拖动。
电动机的电磁转矩是驱动转矩，它使电枢转动。电 动机的电磁转矩T，必须与机械负载转矩n及空载损 耗转矩T0相平衡。
3.1.2 直流电机的基本工作原理
当轴上的机械负载发生变动时，则电动机的转速、 电动势、电流及电磁转矩将自动进行调整，以适应 负载的变化，保持新的平衡。
当负载增加，即阻转矩增加时，电动机的电磁转矩
3.2.1 他励发电机
3.2.1 他励发电机
他励发电机中，电压与电流间的关系可用下列各式 表示：
UEIaRa
IaEU /R a
(3.3)
Ia I IU/R
(3.4) (3. 5)
当发电机空载时， Ia 0 , 发电机的电动势等于其 空载端电压U0 ，
U0EKen
3.2.1 他励发电机
示的是换向器的结构图。
3.1 直流电机的基本结构和工作原理
7. 电刷装置 电刷装鬣包括电刷及电刷座，它们固定在
因此，在等速转动时，原动机的转矩T1必须与发电 机的电磁转矩T及空载损耗转矩T0相平衡。
3.1.2 直流电机的基本工作原理
当发电机的负载(即电枢电流)增加时，电磁转矩和 输出功率也随之增加，这时原动机的驱动转矩和所 供给的机械功率亦必须相应增加，以保持转矩之间 及功率之间的平衡，而转速基本上不变。
但由于长期以来交流电动机的调速问题未能得到满意 的解决，在此之前，直流电动机具有交流电动机所不 能比拟的良好的启动性能和调速性能。
一、直流电动机
到目前为止，虽然交流电动机的调速问题已经解决，
但是在速度调节要求较高，正、反转和启、制动频繁或 多单元同步协调运转的生产机械上，仍采用直流电动机 拖动。
电动机的电磁转矩是驱动转矩，它使电枢转动。电 动机的电磁转矩T，必须与机械负载转矩n及空载损 耗转矩T0相平衡。
3.1.2 直流电机的基本工作原理
当轴上的机械负载发生变动时，则电动机的转速、 电动势、电流及电磁转矩将自动进行调整，以适应 负载的变化，保持新的平衡。
当负载增加，即阻转矩增加时，电动机的电磁转矩
3.2.1 他励发电机
3.2.1 他励发电机
他励发电机中，电压与电流间的关系可用下列各式 表示：
UEIaRa
IaEU /R a
(3.3)
Ia I IU/R
(3.4) (3. 5)
当发电机空载时， Ia 0 , 发电机的电动势等于其 空载端电压U0 ，
U0EKen
3.2.1 他励发电机
示的是换向器的结构图。
3.1 直流电机的基本结构和工作原理
7. 电刷装置 电刷装鬣包括电刷及电刷座，它们固定在
直流电动机说课课件
Commutation Diagram （换向图）
Back-EMF 's Waveform （反电势波形）
Back-EMF Sensing( 反电势检测）
Back-EMF Detection( 反电势检测）
Block Dirgram of Back-EMF Detection （反电势检测方块图）
无位置传感器无刷直流电机控制（ 11）
? 启动方法
– 开环启动 – 利用已知的初始位置 – 询问启动法 – 电流注入法 – 凸极电感法
无位置传感器无刷直流电机控制（ 12）
? 开环启动技术简介
– 在采用反电势法时，电机转子的位置是通过检 测未通电相的反电势得到，但在电机转速较低 或没有转动时，没有反电势或反电势幅值太小 而无法得到希望的结果，因此在启动时就不能 利用反电势来检测转子的位置。
– 加速 定位完成后，控制器按照正常运行时的导 通组合，从某个状态开始给定子绕组施加信号， 在保证不失步的前提下，逐步提高施加的电压。
– 运行状态切换 在外同步的状态下，控制器同时 按规则读取反电势，计算过零点、电机的速度。 当反电势稳定可靠时，将外同步切换到自同步的 状态。至此电机的启动完成。
Sensorless BLDC Drive –Block Diagram (驱动方框图）
– 现在使用比较多的是所谓“三段式”启动方法， 此方法是按照他控式同步电动机的运行状态从 静止开始加速，直到转速足够大，再切换至无 刷直流电机运行状态，包括转子定位、加速和 运行状态切换三个阶段。
无位置传感器无刷直流电机控制（ 13）
? 三段式启动技术
– 定位 可以先把定子某两相绕组导通并控制其电 流，经过一段时间后使转子转到一个预知的位置。
《直流电动机》课件
电动工具
直流电动机可以作为电动 工具的驱动，如电钻、电 锯等。
家用电器控制
直流电动机还可以用于控 制家用电器，如电饭煲、 微波炉等电器的开关和调 节。
05 直流电动机的优缺点
优点
结构简单
直流电动机的结构相对简单， 主要由定子、转子和励磁绕组 组成，使得其制造成本和维护
成本较低。
控制精度高
直流电动机的转速与输入电压 成正比，可以通过精确控制输 入电压或电流来达到高精度的 速度控制。
市场发展前景
工业自动化
随着工业自动化程度的提高，直 流电动机作为重要的动力设备，
其市场需求将进一步扩大。
新能源汽车
新能源汽车的快速发展将带动直 流电动机市场的增长，如电动汽 车、混合动力汽车等都需要大量
直流电动机作为动力系统。
智能家居
智能家居市场的不断扩大也将为 直流电动机带来新的应用场景， 如智能吸尘器、智能扫地机器人
步进电动机
总结词
步进电动机是一种将数字脉冲信号转换为旋转运动的装置，常用于自动化控制系统中。
详细描述
步进电动机的定子上安装有多相励磁绕组，而转子上安装有多个小齿。当给定一个脉冲 信号时，步进电动机的转子会转动一个固定的角度，其转速和方向取决于输入脉冲的频 率和相序。步进电动机具有较高的定位精度和可靠性，因此在许多自动化控制系统中得
《直流电动机》PPT课 件
目录
Contents
• 直流电动机简介 • 直流电动机的结构 • 直流电动机的分类 • 直流电动机的应用 • 直流电动机的优缺点 • 直流电动机的发展趋势与未来展望
01 直流电动机简介
直流电动机的定义
总结词
描述直流电动机的基本概念和定 义。
直流电机培训资料PPT演示课件
二、电枢电路串变阻器起动：
1、串变阻器起动：是指在起动过程中，在电枢电路串接 可变电阻，以限制起动电流。一般在转速上升过程中逐 步切除电阻，把电流限制在允许范围内，并使电机转速 在较小的波动下上升，在不太长时间内起动完毕。 2、串变阻器起动的优点：所需起动设备不多。 3、串变阻器起动的缺点：在起动过程中消耗大量的电能， 很不经济。
•1
直流电机的组成及作用
1、直流电机主要由定子和转子组成。 2、定子的作用是用来产生磁场和作电机的机械支撑，包 括主磁极、换向极、机座、端盖、轴承等。
电刷装置也固定在定子上。 3、转子包括电枢、换向器、轴、风扇等。
电枢包括电枢铁心和电枢绕组，用来感应电势而实现 能量转换。
•2
直流电机各组成部分的作用
•7
直流电机的常用起动方法
4、起动方法： （1）直接起动 （2）电枢电路串变阻器起动 （3）降压起动
5、起动原则：确保有足够大的电磁转矩和降低起动电流。 为此，在起动时，应保证电动机的磁通达到最大值。
因为 T=Cm*Ø*Ia ，同样电流下， Ø最大则 T最大。为 此，在起动过程中，保证励磁回路电压不受电枢起动电 阻压降的影响。
与原来相反的电流。随之产生很大的方向与电枢旋转方 向相反的电磁转矩，引起强烈的制动作用，使电机迅速 停转。
3、优点：制动力矩很大。 缺点：电枢电流非常大，对电网产生冲击，对电机不
利；还要由电网供给功率，不经济。
•20
直流电动机的制动
三、回馈制动：
1、回馈制动：
是指电机由电动机运行状态转入到发电机运行状态， 回馈给电网电能，故称回馈制动。
直流电机
1、直流电机：是指发出直流电流的发电机，或通以直流 电流而转动的电动机。
1、串变阻器起动：是指在起动过程中，在电枢电路串接 可变电阻，以限制起动电流。一般在转速上升过程中逐 步切除电阻，把电流限制在允许范围内，并使电机转速 在较小的波动下上升，在不太长时间内起动完毕。 2、串变阻器起动的优点：所需起动设备不多。 3、串变阻器起动的缺点：在起动过程中消耗大量的电能， 很不经济。
•1
直流电机的组成及作用
1、直流电机主要由定子和转子组成。 2、定子的作用是用来产生磁场和作电机的机械支撑，包 括主磁极、换向极、机座、端盖、轴承等。
电刷装置也固定在定子上。 3、转子包括电枢、换向器、轴、风扇等。
电枢包括电枢铁心和电枢绕组，用来感应电势而实现 能量转换。
•2
直流电机各组成部分的作用
•7
直流电机的常用起动方法
4、起动方法： （1）直接起动 （2）电枢电路串变阻器起动 （3）降压起动
5、起动原则：确保有足够大的电磁转矩和降低起动电流。 为此，在起动时，应保证电动机的磁通达到最大值。
因为 T=Cm*Ø*Ia ，同样电流下， Ø最大则 T最大。为 此，在起动过程中，保证励磁回路电压不受电枢起动电 阻压降的影响。
与原来相反的电流。随之产生很大的方向与电枢旋转方 向相反的电磁转矩，引起强烈的制动作用，使电机迅速 停转。
3、优点：制动力矩很大。 缺点：电枢电流非常大，对电网产生冲击，对电机不
利；还要由电网供给功率，不经济。
•20
直流电动机的制动
三、回馈制动：
1、回馈制动：
是指电机由电动机运行状态转入到发电机运行状态， 回馈给电网电能，故称回馈制动。
直流电机
1、直流电机：是指发出直流电流的发电机，或通以直流 电流而转动的电动机。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
无刷直流电机 及其控制
李强
主要内容
– 无刷直流电机的发展 – 无刷直流电机概述 – 无刷直流电机的控制 – 无位置传感器无刷直流电机的控制方法介绍
引言
无刷直流电机的发展（1）
? 直流电机的特点
– 直流电机的优点
? 转矩特性好 ? 运行效率高
– 直流电机的缺点
? 机械换向 ? 机械摩擦 ? 噪音、换向火花 ? 维修
贸易博览会上推出MAC方波无刷直流电动 机及其驱动器，标志着方波无刷直流电动 机技术进入实用阶段。
? 1986年H.R.Bolton对方波无刷直流电动机进
行了全面系统的总结，成为方波无刷直流 电动机研究的经典文献，它标志着方波无 刷直流电动机在理论上达到了成熟。
无刷直流电机的发展（5）
? 国内发展情况
1. Additional connections between position sensors and the control unit
Fm Λσ
Φδ
Λδ ? Equivalent magnetic Circuit
Fa
无刷直流电动机磁路分析
?n ?n ?n
?
?r
?? F Fc'
Fc FmN
? mN
N?
? ? ?N
Fa Fa ?0 ?0
? Magnetic Circuit Solution
? FE Anlysis Magnetic
B
150° （ 210° ） T34
无刷直流电机控制（ 4）
? 顺时针运转时序图
0°
30° 60°
90° 120°
150°
180°
210° 240° 270° 300°
330°
360°
H1
H2
H3 100
110
010
011
001
101
T1
T4
T3
T6
T5
T2
T 4-T 5
T 5-T 6
T 6-T 1
T 1-T 2
T 2-T 3
T 3-T 4
无刷直流电机控制（ 5）
? 转矩
Tm 0.8Tm 0.6Tm 0.4Tm 0.2Tm
0°
60°
120° 180°
240° 300°
360°
wt
? Sensorless Dr来自ve?The rotor position is necessary ?Why Sensorless?
? 基本结构
无刷直流电机概述（3）
? 结构示意图
直流 电源
电子换向 线路
位置传感器
负载
无刷直流电机概述（ 4）
? 各部分简介
– 电动机本体
? 转子由永磁磁钢组成，定子绕组为多相（一般为
三相），与直流永磁电机相反。
– 电子开关线路
? 直流无刷电动机电子开关线路用来控制电动机定
子上各相绕组通断的顺序和时间，主要由功率逻 辑开关单元和位置传感器信号处理单元两个部分 组成。
– 正弦波无刷直流电机还在发展中。
无刷直流电机的发展（6）
? 国内主要研究机构
– 军用电机方面有西北工大、南航等 – 民用电机方面有上海 21所、西安交大、浙大、
哈工大、东南大学等。
无刷直流电机概述（ 1）
? 分类
– 正弦波型PMSM – 方波型BLDCM
? 有位置传感器型 ? 无位置传感器型
无刷直流电机概述（2）
– 位置传感器
? 位置传感器的作用就是获得电机转子的位置，并
将此位置转换为电信号。它是电子换相的依据。
无刷直流电机概述（ 5）
? 运行方式
1.三相绕组星形联接
1)三相半控 2)三相全控
(1)两两导通方式 (2)三三导通方式
2.三相绕组三角形联接
1)两两导通方式 2)三三导通方式
Φm
Φ0
Φσ
Λ0 Φr
Field
> Meshing > Magnetic Flux Density > Magnetic Vector Potential
Magnetic Field & Flux Density Distribution
> Magnet > Magnet and Current
? Magnetic Flux Density Distributions
– 1917年，Boliger提出了用整流管代替有刷直流 电动机的机械电刷，从而诞生了无刷直流电动 机的基本思想。
– 1955年美国的D.哈利森（Harrison ）等人首次 申请了用晶体管换向线路代替有刷直流电动机 机械电刷的专利，标志着现代无刷直流电动机 的诞生
无刷直流电机的发展（4）
? 1978年原西德MANNESMANN公司在汉诺威
0°
A
330° （ 30° ） T61
30° （ 330° ） T12
300° （ 60° ）
H1
270° （ 90° ） T56
240° （ 120° ）
C
H3
210° （ 150° ）
T45
180° （ 180° ）
60° （ 300° ）
H2
90° （ 270° ） T23
120° （ 240° ）
> Magnet > Magnet and Current
? Performances
> Calculation > Measurement
? Prototypes
?
无刷直流电机控制（ 1）
? 控制结构示意图
T1
T3
T5
+
-
T4
T6
T2
0°
A
60°
H1
C
240°
S N
H3
H2
B
无刷直流电机控制（ 2）
? 约定
– 霍尔传感器位于转子磁场 N极下时输出电平为 “1”，反之输出电平为“ 0”；
– 所加电压在定子绕组上产生的磁场，其 S极与绕 组中的电流方向相同；
– A相绕组磁场的轴线为 0°，B、C两相顺时针方 向依次相隔 120°分布。
– 霍尔传感器相隔 120°。
无刷直流电机控制（ 3）
? 转子磁场示意图
– 七十年代初期，我国开始进行无刷直流电动机 的研制工作，主要集中在一些科研单位大专院 校。原电子部 21所是我国最早开发无刷直流电 动机的单位之一， 70年代中期在总结多年研究 成果的基础上，撰写出版了我国最早公布的 “无刷直流电动机”专著。
– 方波无刷直流电机的技术已经成熟，进入了量 产阶段。但控制器还在发展中。
无刷直流电机的发展（2）
? 无刷直流电机发展的基础
– 电力电子技术的发展
? GTR MOSFET IGBT的发展
– 高性能永磁材料的发展
? 铝镍钴合金 ? 铁氧体 ? 稀土永磁材料
– 钴基RCo5、R2Co17 – 铁基NdFeB
无刷直流电机的发展（3）
? 无刷直流电机的发展过程
– 1915年，美国人兰格米尔 (langmill)发明了带控 制栅极的水银整流器，制成了直流变交流的逆 变装置 。
李强
主要内容
– 无刷直流电机的发展 – 无刷直流电机概述 – 无刷直流电机的控制 – 无位置传感器无刷直流电机的控制方法介绍
引言
无刷直流电机的发展（1）
? 直流电机的特点
– 直流电机的优点
? 转矩特性好 ? 运行效率高
– 直流电机的缺点
? 机械换向 ? 机械摩擦 ? 噪音、换向火花 ? 维修
贸易博览会上推出MAC方波无刷直流电动 机及其驱动器，标志着方波无刷直流电动 机技术进入实用阶段。
? 1986年H.R.Bolton对方波无刷直流电动机进
行了全面系统的总结，成为方波无刷直流 电动机研究的经典文献，它标志着方波无 刷直流电动机在理论上达到了成熟。
无刷直流电机的发展（5）
? 国内发展情况
1. Additional connections between position sensors and the control unit
Fm Λσ
Φδ
Λδ ? Equivalent magnetic Circuit
Fa
无刷直流电动机磁路分析
?n ?n ?n
?
?r
?? F Fc'
Fc FmN
? mN
N?
? ? ?N
Fa Fa ?0 ?0
? Magnetic Circuit Solution
? FE Anlysis Magnetic
B
150° （ 210° ） T34
无刷直流电机控制（ 4）
? 顺时针运转时序图
0°
30° 60°
90° 120°
150°
180°
210° 240° 270° 300°
330°
360°
H1
H2
H3 100
110
010
011
001
101
T1
T4
T3
T6
T5
T2
T 4-T 5
T 5-T 6
T 6-T 1
T 1-T 2
T 2-T 3
T 3-T 4
无刷直流电机控制（ 5）
? 转矩
Tm 0.8Tm 0.6Tm 0.4Tm 0.2Tm
0°
60°
120° 180°
240° 300°
360°
wt
? Sensorless Dr来自ve?The rotor position is necessary ?Why Sensorless?
? 基本结构
无刷直流电机概述（3）
? 结构示意图
直流 电源
电子换向 线路
位置传感器
负载
无刷直流电机概述（ 4）
? 各部分简介
– 电动机本体
? 转子由永磁磁钢组成，定子绕组为多相（一般为
三相），与直流永磁电机相反。
– 电子开关线路
? 直流无刷电动机电子开关线路用来控制电动机定
子上各相绕组通断的顺序和时间，主要由功率逻 辑开关单元和位置传感器信号处理单元两个部分 组成。
– 正弦波无刷直流电机还在发展中。
无刷直流电机的发展（6）
? 国内主要研究机构
– 军用电机方面有西北工大、南航等 – 民用电机方面有上海 21所、西安交大、浙大、
哈工大、东南大学等。
无刷直流电机概述（ 1）
? 分类
– 正弦波型PMSM – 方波型BLDCM
? 有位置传感器型 ? 无位置传感器型
无刷直流电机概述（2）
– 位置传感器
? 位置传感器的作用就是获得电机转子的位置，并
将此位置转换为电信号。它是电子换相的依据。
无刷直流电机概述（ 5）
? 运行方式
1.三相绕组星形联接
1)三相半控 2)三相全控
(1)两两导通方式 (2)三三导通方式
2.三相绕组三角形联接
1)两两导通方式 2)三三导通方式
Φm
Φ0
Φσ
Λ0 Φr
Field
> Meshing > Magnetic Flux Density > Magnetic Vector Potential
Magnetic Field & Flux Density Distribution
> Magnet > Magnet and Current
? Magnetic Flux Density Distributions
– 1917年，Boliger提出了用整流管代替有刷直流 电动机的机械电刷，从而诞生了无刷直流电动 机的基本思想。
– 1955年美国的D.哈利森（Harrison ）等人首次 申请了用晶体管换向线路代替有刷直流电动机 机械电刷的专利，标志着现代无刷直流电动机 的诞生
无刷直流电机的发展（4）
? 1978年原西德MANNESMANN公司在汉诺威
0°
A
330° （ 30° ） T61
30° （ 330° ） T12
300° （ 60° ）
H1
270° （ 90° ） T56
240° （ 120° ）
C
H3
210° （ 150° ）
T45
180° （ 180° ）
60° （ 300° ）
H2
90° （ 270° ） T23
120° （ 240° ）
> Magnet > Magnet and Current
? Performances
> Calculation > Measurement
? Prototypes
?
无刷直流电机控制（ 1）
? 控制结构示意图
T1
T3
T5
+
-
T4
T6
T2
0°
A
60°
H1
C
240°
S N
H3
H2
B
无刷直流电机控制（ 2）
? 约定
– 霍尔传感器位于转子磁场 N极下时输出电平为 “1”，反之输出电平为“ 0”；
– 所加电压在定子绕组上产生的磁场，其 S极与绕 组中的电流方向相同；
– A相绕组磁场的轴线为 0°，B、C两相顺时针方 向依次相隔 120°分布。
– 霍尔传感器相隔 120°。
无刷直流电机控制（ 3）
? 转子磁场示意图
– 七十年代初期，我国开始进行无刷直流电动机 的研制工作，主要集中在一些科研单位大专院 校。原电子部 21所是我国最早开发无刷直流电 动机的单位之一， 70年代中期在总结多年研究 成果的基础上，撰写出版了我国最早公布的 “无刷直流电动机”专著。
– 方波无刷直流电机的技术已经成熟，进入了量 产阶段。但控制器还在发展中。
无刷直流电机的发展（2）
? 无刷直流电机发展的基础
– 电力电子技术的发展
? GTR MOSFET IGBT的发展
– 高性能永磁材料的发展
? 铝镍钴合金 ? 铁氧体 ? 稀土永磁材料
– 钴基RCo5、R2Co17 – 铁基NdFeB
无刷直流电机的发展（3）
? 无刷直流电机的发展过程
– 1915年，美国人兰格米尔 (langmill)发明了带控 制栅极的水银整流器，制成了直流变交流的逆 变装置 。