直流微电机的结构与工作原理及常见问题

直流微电机结构与工作原理及常见的问题

1.直流电机结构：直流电机主要由定子和转子两大基本结构部件组成，定子用来固定磁极和作为电机的机械支撑。转子用来感应电动垫而实现能量转换称为电枢另有一个换向器和电刷结构实现交流电变成直流电的换向。

1). 定子部分：直流电机的定子由主磁极、电刷装置、机座等组成

2). 转子由电枢铁芯、电枢绕组和换向器组成。

①电枢铁芯是主磁路的组成部分，为了减少电枢旋转时铁芯中磁通方向不断变化，而产生的涡流和磁滞损耗，电枢铁芯通常用0.5mm厚的硅钢片叠压而成，叠片间有一层绝缘漆。

②电枢绕组有绝缘导体绕成线圈嵌放在电枢铁芯槽内，每一线圈有两个端头，按一定规律连接相应的换向片上，全部线圈组成一个闭合的电枢绕组。

③换向器由许多彼此绝缘的换向片组合而成。它的作用是将电枢绕组中的交流电动势用机械换向的方法转变为电刷间的直流电动势。

2．直流电机的主磁路包括以下组成部分：气隙、电枢齿、电枢磁轭、主磁极和定子磁磁轭。

3．当直流电机带有负载时，就有主磁极磁动势和电枢磁动势同时作用时作用在空气隙。电枢磁动势的存在使空载磁场分布情况改变，既负载时电枢磁动势对主极磁场的影响称为电枢反应。通常电刷处于交轴处，由于电枢磁动势的轴线总是与电刷轴线重合，故称为交轴电枢反应。

4．交轴电枢反应对电机运行的影响有以下几个方面：

（1）电枢反应的支磁作用将使每极磁通略有减少。

（2）电枢反应使极面下的磁通密度分布不均匀。

电枢磁动势的存在使交轴处的磁场不为零，将妨碍线圈中的电流换向。

5．软磁铁心

微电机常用的几种软磁铁心材料有硅钢片、电工纯铁、铁镍合金、软磁铁氧化体等。

6．主要性能磁铁材料按其矫顽力Hc的大小分为软磁和硬磁材料两大类。导磁用的铁心材料矫顽力Hc值都很小，故称软磁铁心材料。硬磁材料主要指永磁材料。软磁材料的基本磁性能可由磁化曲线、磁导率曲线、磁滞回线等这三条磁特性曲线说明。

7．磁化曲线和磁导率曲线

在外磁场作用下，磁性材料内部磁结构变化的过程称为磁化过程。磁化过程中，材料内部的磁化强度M随磁场强度H变化的关系曲线称为磁化特性，如下图

此图是一个典型软磁材料的磁化特性。随H的变化M的大小变化可分为四部分。

I—起始部分（oa），这一部分H小，M也小，M-H基本上是线性关系。

II—增长部分（ab）,这一部分H较小，M增长很快，中间一段M-H是线性关系。

III—转折部分（bc）,p这一部分在外磁场H作用下，材料已接近饱和，M增长缓慢，转折点b称为“膝点”。

IV—趋近饱和、饱和部分（C点以后），材料磁化到这一段以后，H增加很大，M增长很小，直至M停止增长。

8．铁心冲片结构

①微电机种类及总体结构不同，其定子和转子的铁心冲片有多种结构形状。

②按冲片外形轮廓不同，有圆形、方形、鼓形和各种外形的磁极等。

③按槽形不同，有圆形槽、梨形槽、矩形槽、梯形槽等。

④按磁极形式不同，有凸极、隐极、罩极等。

9．永磁体和磁滞体

永磁材料又叫硬磁材料，其主要特征是剩磁感应和矫顽力高。永磁材料经饱和磁化以后，去掉磁化的磁场仍能长时间地保持强的、稳定的磁性，给电机励磁，建立磁场。

磁滞电动机转子上的磁滞体不预先磁化，而是被电机励磁磁场磁化，而且通常是在低于饱和磁化状态下工作。因此也可以说磁滞材料是非饱和磁化状态下工作的永磁材料。

10．铁氧体永磁体结构工艺性

1.铁氧休永磁体采用粉末冶金压制成型。各向异性性能需要在压制成型时加定向磁场处理。因此，在永磁体结构设计时，应考虑这一工艺过程所决定的形状上的限制。

①永磁体沿压制方向的厚度a与其垂直方向横截面等效直径b的尺寸比一般应限制在a/b >0.1 而且厚度a一般不小于4mm，最厚不超过25mm.

②在永磁体上与压制轴线垂直的方向上，一般不允许设置孔洞。

③粉末冶金烧结时收缩率大，使成形后的永磁体尺寸公差较大，一般为IT12~13尺寸精度要求高时，需进行精磨加工，磨削量应尽量减小。

11．绕组常用的导线和绝缘材料

电机绕组主要材料是电磁线和绝缘材料，微电机的线圈和绕组绝大部分采用绝缘漆包圆铜线。

12．塑料件在在微电机中的应用

在微电机中，塑料主要用作绝缘体和结构件，同时塑料也在结构上起固定与连接的作用。

微电机的不良原因：

1．断线：①掉线头②内部断线

2．不通电：①虚焊、漏焊②换向器焊锡处漏挂线③掉线头④电刷针分开

3．短路：①电刷针插变形短路②换向器铜片短路油少③机芯外挂线④铜线沾锡⑤换向器焊锡处多头⑥风沙片错位⑦匝间短路⑧磁铁没磁性

4．噪音：①电刷针变②油少③绕线未剪线头④换向器喇叭口、三槽不均⑤卡簧变形翘起

⑥机壳内有异物⑦碰磁石⑧磁石移位⑨垫片变形或毛剌⑩铜介子压伤及有毛剌5．抖动：①搭配不好②换向器喇叭口③磁石移位

6．振手：①绕线三槽不对称、打结②铁芯不良③铁轴变形或严重划伤④锡点大小严重不均（包括电阻片锡点）

7．卡死：①机壳内有磁渣、卡簧、轴承垫片等异物②卡簧变形、磁铁未打到位、高低不一③铁轴受伤、变形等④磁石凸起⑤机壳轴承、反孔变形⑥磁石同性或没磁性

8．电流高：①机壳轴承、端盖孔径偏小或不同心②铜线轻微沾锡③三极圈数不一样④机壳内有丝、小粒等异物⑤换向器插偏⑥间隙小⑦磁石高低

9．漏电：①漆包线对铁芯漏电②换向器对铁芯漏电

10．外观：①机壳的可焊性②生锈等