運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試（第2版）課件 2.1.6直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)及分類(lèi) b2

運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試主講：南工機(jī)電教學(xué)團(tuán)隊(duì)高等教育出版社2.1.6直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)及分類(lèi)有刷直流電機(jī)結(jié)構(gòu)1直流電機(jī)由定子(磁極)、轉(zhuǎn)子(電樞)和機(jī)座等部分構(gòu)成。如圖2-21所示。直流電動(dòng)機(jī)按結(jié)構(gòu)及工作原理可分為無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)和有刷直流電動(dòng)機(jī)。2.1.6直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)及分類(lèi)（1）定子部分：定子包括機(jī)座、主磁極、換向極和電刷裝置等。2.1.6直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)及分類(lèi)（1）定子部分：定子包括機(jī)座、主磁極、換向極和電刷裝置等。1）主磁極：在大多數(shù)直流電機(jī)中，主磁極是電磁鐵，為了盡可能的減小渦流和磁滯損耗，主磁極鐵心用1～1.2mm厚的低碳鋼板疊壓而成。整個(gè)磁極用螺釘固定在機(jī)座上。

主磁極的作用為：在定轉(zhuǎn)子之間的氣隙中建立磁場(chǎng)，使電樞繞組在此磁場(chǎng)的作用下感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。2.1.6直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)及分類(lèi)2）換向極：換向極又稱(chēng)附加極或間極,其作用是用以改善換向。換向極裝在相鄰兩主極之間，它也是由鐵心和繞組構(gòu)成。3）機(jī)座：一是作為電機(jī)磁路系統(tǒng)中的一部分；二是用來(lái)固定主磁極、換向極及端蓋等，起機(jī)械支承的作用。因此要求機(jī)座有好的導(dǎo)磁性能及足夠的機(jī)械強(qiáng)度與剛度。機(jī)座通常用鑄鋼或厚鋼板焊成。4）電刷裝置：電刷的作用是把轉(zhuǎn)動(dòng)的電樞繞組與靜止的外電路相連接，并與換向器相配合，起到改變電壓方向的作用。2.1.6直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)及分類(lèi)（2）轉(zhuǎn)子部分：轉(zhuǎn)子又稱(chēng)為電樞，包括電樞鐵心、電樞繞組、換向器、風(fēng)扇、軸和軸承等。2.1.6直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)及分類(lèi)1）電樞鐵心：為電機(jī)主磁路的一部分，用來(lái)嵌放電樞繞組的，為了減少電樞旋轉(zhuǎn)時(shí)電樞鐵心中因磁通變化而引起的磁滯及渦流損耗。2）電樞繞組：電樞繞組是由許多按一定規(guī)律聯(lián)接的線圈組成，它是直流電機(jī)的主要電路部分，也是通過(guò)電流和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵性部件。3）換向器的作用是改變轉(zhuǎn)子線圈電壓的正負(fù)極方向，使轉(zhuǎn)子持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。2.1.6直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)及分類(lèi)無(wú)刷直流電機(jī)結(jié)構(gòu)2

無(wú)刷直流電機(jī)（BLDC）以電子換向器取代了機(jī)械換向器，所以無(wú)刷直流電機(jī)既具有直流電機(jī)良好的調(diào)速性能等特點(diǎn)，又具有交流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)換向火花、運(yùn)行可靠和易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。圖2-22所示為其中一種小功率三相、星形連接、單副磁對(duì)極的無(wú)刷直流電機(jī)。

無(wú)刷直流電機(jī)主要由用永磁材料制造的轉(zhuǎn)子、帶有線圈繞組的定子和位置傳感器組成。

它和直流電機(jī)有著很多共同點(diǎn)。定子和轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)差不多（原來(lái)的定子變?yōu)檗D(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子變?yōu)槎ㄗ樱?，繞組的連線也基本相同。

但是，結(jié)構(gòu)上它們有一個(gè)明顯的區(qū)別：無(wú)刷直流電機(jī)沒(méi)有直流電機(jī)中的換向器和電刷，取而代之的是位置傳感器。2.1.6直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)及分類(lèi)無(wú)刷直流電機(jī)結(jié)構(gòu)2無(wú)刷直流電機(jī)的定子是線圈繞組電樞，轉(zhuǎn)子是永磁體。

如果只給電機(jī)通以固定的直流電流，則電機(jī)只能產(chǎn)生不變的磁場(chǎng)，電機(jī)不能轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)只有實(shí)時(shí)檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置，再根據(jù)轉(zhuǎn)子的位置給電機(jī)的不同相通以對(duì)應(yīng)的電流，使定子產(chǎn)生方向均勻變化的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，電機(jī)才可以跟著磁場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái).電機(jī)定子的線圈中心抽頭接電機(jī)電源POWER，各相的端點(diǎn)接功率管，位置傳感器導(dǎo)通時(shí)使功率管的G極接12V，功率管導(dǎo)通，對(duì)應(yīng)的相線圈被通電。2.1.6直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)及分類(lèi)無(wú)刷直流電機(jī)結(jié)構(gòu)2

由于三個(gè)位置傳感器隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)，會(huì)依次導(dǎo)通，使得對(duì)應(yīng)的相線圈也依次通電，從而定子產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向也不斷地變化，電機(jī)轉(zhuǎn)子也跟著轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，這就是無(wú)刷直流電機(jī)的基本轉(zhuǎn)動(dòng)原理，如圖2-23所示。2.1.6直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)及分類(lèi)直流電機(jī)的分類(lèi)3

直流電機(jī)有多種類(lèi)型。

按照定子結(jié)構(gòu)不同來(lái)分，可分為永磁式直流電機(jī)（定子由永久磁鐵做成）和勵(lì)磁式直流電機(jī)（磁極上繞線圈，然后在線圈中通過(guò)直流電，形成電磁鐵）。

勵(lì)磁式直流電機(jī)又可分為以下4種，如圖2-24所示：2.1.6直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)及分類(lèi)（1）他勵(lì)直流電機(jī)勵(lì)磁繞組與電樞繞組無(wú)聯(lián)接關(guān)系，勵(lì)磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞的電源分開(kāi)。這稱(chēng)為他勵(lì)直流電機(jī)，其中永磁直流電機(jī)也可看作他勵(lì)直流電機(jī)。（2）并勵(lì)直流電機(jī)并勵(lì)直流電機(jī)的勵(lì)磁繞組與電樞繞組相并聯(lián)，作為并勵(lì)發(fā)電機(jī)來(lái)說(shuō)，是電機(jī)本身發(fā)出來(lái)的端電壓為勵(lì)磁繞組供電，勵(lì)磁繞組與電樞共用同一電源，從性能上講與他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)相同。2.1.6直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)及分類(lèi)（3）串勵(lì)直流電機(jī)串勵(lì)直流電機(jī)的勵(lì)磁繞組與電樞繞組串聯(lián)后，再接于直流電源。2.1.6直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)及分類(lèi)（4）復(fù)勵(lì)直流電機(jī)復(fù)勵(lì)直流電機(jī)有并勵(lì)和串勵(lì)兩個(gè)勵(lì)磁繞組。不同勵(lì)磁方式的直流電動(dòng)機(jī)有著不同的特性。一般情況下，直流電動(dòng)機(jī)的主要?jiǎng)?lì)磁方式是并勵(lì)式、串勵(lì)式和復(fù)勵(lì)式，直流發(fā)電機(jī)的主要?jiǎng)?lì)磁方式是他勵(lì)式、并勵(lì)式和和復(fù)勵(lì)式。2.1.6直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)及分類(lèi)并勵(lì)式、串勵(lì)式和復(fù)勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)都屬于自勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)。