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电机基础知识:什么是马达?

来源:aoa体育官网下载    作者:aoa体育官网下载     发布时间:2022-01-19 01:44:43     浏览量:58

  电机是将电能转化为机械能的设备的总称。也称为电动机。它简直能够用于一切电子设备,例如手机,白色家电和PC。在工业运用中,电动机用于各种驱动器。能够说,制作工程师和电动机是密不可分的。在本文中,咱们将解说各种电机操作原理和电机挑选办法。

  电动机和发电机都是转化电能和机械功的设备。运用电能履行机械功的设备称为电动机,将电能转化为电能的设备称为发电机。它是电动机仍是发电机取决于电流是在磁场中流过导体仍是在磁场中移动。电磁力产生的基本原理能够用弗莱明的左右规律来解说。

  图1显现了怎么经过使电流在磁场中流过导体来产生力。力气的产生能够用弗莱明的左手规律来解说。假如磁场强度为B(T),电流巨细为i(A),而且导体在磁场中的长度为l(m),则洛伦兹力F = Bli(N)由麦克斯韦方程核算。会产生。

  图2说明晰依据弗莱明右手规律经过在磁组顶场中移动导体来产生电压的原理。假如导体的移动速度为回口认v(m / s),则生成的电压e = Blv(V)。泄高精图2中的磁场由永磁体制成,可是也能够经过使电流经过绕组的线圈产生磁场。那些产生磁场的磁体(例如永磁体和线圈)称为场磁体。

  电动机经过流过励磁线圈和导体的电流的相互作用产生旋转力。电机开展的前期(约1830年)面对的应战是怎么将产生的力转化为电机的旋转运动。由于磁场产生的磁通方向是稳定的,因而有必要经过旋转电流流过的导体来切换电流方向。使之成为可能的本发明是电刷和换向器组织。成果,完成了能够接连旋转的DC电动机。其时,直流电是干流,因而创建了由DC(直流)电源驱动的电动机。

  后来跟着沟通(AC)发电机的商业化,还开发了以三相沟通电为电源的电动机。在沟通电动机中,三相沟通电被提供给作为磁场线圈的定子绕组。由三相沟通电产生的磁场的组成与沟通电频率同步旋转。因而,与直流电动机不同,沟通电动机主动切换电流方向,不需求特别的组织。沟通电动机的定子绕组产生的磁场称为旋转磁场,当频率为f且极数为P时,磁场以N = 120 f / P(rpm)的转速旋转。

  大多数当时的电动机,例如DC(直流)电动机和AC(沟通)电动机,都依照弗莱明左手定则及其所产生的洛伦兹力(Bli规律)运转。可是,在电动机开发的前期,也将运用电磁体的招引力的办法作为电磁力产生的原理。图3示出了经过电磁力招引产生力的原理。

  当电流经过线圈状磁体时,磁体被磁化,而且在邻近的磁体中被磁化,从而在磁轴重合的方向上产生力。该力的作用是使空隙之间的磁阻最小化,称为磁阻力。运用该力的磁阻电动机的缺陷在于,由于磁阻力跟着位移而改变,因而难以取得稳定的旋转力。为了战胜这些缺陷,需求高档操控,因而,与直流电动机和沟通电动机比较,磁阻电动机的运用速度有所下降。

  在经过逆变器等操控电动机之前,依据提供给电动机的功率将其大致分为两种。直流电源驱动器和沟通电源驱动器。由直流电源驱动的直流电动机称为直流电动机,能够依据磁场是环绕(线圈)仍是永磁体来对直流电动机进行分类。小容量直流电动机运用永磁体(PM)作为磁场来完成高效率,而大容量电动机则运用绕组磁场。

  与沟通(AC)电源一同运用的电动机能够分为与沟通产生的旋转磁场同步旋转或不同步旋转。前者称为同步电动机,而后者的代表是感应电动机。还有一种长期运用的电动机,它是运用转子上的短路绕组作为感应电动机发动的,并在到达挨近同步速度的转速时切换为同步旋转。这被归类为感应电动机。

  同步电动机的缺陷是无法以商用频率发动。因而,大多数工业电动机是能够经过如上所述将其作为感应电动机发动并将它们切换为同步旋转而运用沟通电源来发动的电动机。同步电动机可分为由永磁体和绕组组成的电动机,以及由感应从定子绕组产生的磁通量的磁阻组成的磁阻电动机。绕组式同步电动机用于发电机等大容量范畴,而在其他范畴则运用以永磁体(PM)作为磁场的永磁电动机。依照常规,永磁励磁同步电动机称为永磁电动机。

  由比如逆变器之类的驱动电路驱动的驱动器已细分为驱动器。该驱动器大致可分为两种:一种是用正弦波电流作为同步电动机驱动,另一种是依据磁极方位以矩形波驱动的电动机,例如无刷直流电动机。与无刷直流电动机相似,经过依据转子的磁极方位切换励磁相位(流过磁场的电流的相位)来将磁阻施加到磁场的开关磁阻电动机(在图4中缩写为SRM)是矩形的。

  电能和机械功能够经过电磁力以外的办法进行转化。已知运用作用在电容器的电极之间的力的静电电动机和运用压电元件的超声电动机。虽然静电马达已作为MEMS(微机电体系)而遭到重视,但很少投入实际运用。另一方面,后一种超声马达用于特别意图,例如驱动相机镜头,由于该马达能够被构形成盘状。

  压电元件(PZT:Pb(Zr,Ti)O 3,锆钛酸铅)具有在施加电压时沿垂直于电压的方向延伸的特性。开始研讨了运用该特性将位移改变为直线或旋转运动以制作电动机。可是胀大和缩短只要几微米。为了电动机旋转,需求将压电体和弹性体组合并以高频率振荡的结构。1980年,经过产生从压电体到弹性体的行波发明晰一种有用的电动机。运用术语“超声波马达”是由于其依据弹性体的共振频率以高于20kHz或更高的可听规模的频率(超声波)被驱动。图5示出了行波超声马达的操作原理。

  定子由压电元件和弹性体构成的两层结构,该压电元件由两组驱动电极构成。每个电极被安置为行波波长的一半,而且被替换极化以具有相反的极性。当将频率挨近弹性体的曲折振荡的固有频率的AC电压施加到驱动电极时,压电元件替换地胀大和缩短,导致弹性体曲折。经过向两个电极施加相位差为90度的沟通电压,组成在空间和时间上异相的两个驻波,并取得如图4所示的行波。波在弹性体上的最大点经过制作与跋涉波相反的椭圆形轨道而移动。因而,当在转子(移动体)和定子之间施加高压时,转子在行波的波前与弹性体触摸,而且沿着振子表面上的椭圆轨道在与行波相反的方向上产生冲突。

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