運動控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試（第2版）課件 2.1.6直流電機的結(jié)構(gòu)及分類 b2

運動控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試主講：南工機電教學團隊高等教育出版社2.1.6直流電機的結(jié)構(gòu)及分類有刷直流電機結(jié)構(gòu)1直流電機由定子(磁極)、轉(zhuǎn)子(電樞)和機座等部分構(gòu)成。如圖2-21所示。直流電動機按結(jié)構(gòu)及工作原理可分為無刷直流電動機和有刷直流電動機。2.1.6直流電機的結(jié)構(gòu)及分類（1）定子部分：定子包括機座、主磁極、換向極和電刷裝置等。2.1.6直流電機的結(jié)構(gòu)及分類（1）定子部分：定子包括機座、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。整個磁極用螺釘固定在機座上。

主磁極的作用為：在定轉(zhuǎn)子之間的氣隙中建立磁場，使電樞繞組在此磁場的作用下感應電動勢和產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。2.1.6直流電機的結(jié)構(gòu)及分類2）換向極：換向極又稱附加極或間極,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）機座：一是作為電機磁路系統(tǒng)中的一部分；二是用來固定主磁極、換向極及端蓋等，起機械支承的作用。因此要求機座有好的導磁性能及足夠的機械強度與剛度。機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直流電機的結(jié)構(gòu)及分類（2）轉(zhuǎn)子部分：轉(zhuǎn)子又稱為電樞，包括電樞鐵心、電樞繞組、換向器、風扇、軸和軸承等。2.1.6直流電機的結(jié)構(gòu)及分類1）電樞鐵心：為電機主磁路的一部分，用來嵌放電樞繞組的，為了減少電樞旋轉(zhuǎn)時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，它是直流電機的主要電路部分，也是通過電流和感應電動勢，從而實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵性部件。3）換向器的作用是改變轉(zhuǎn)子線圈電壓的正負極方向，使轉(zhuǎn)子持續(xù)轉(zhuǎn)動。2.1.6直流電機的結(jié)構(gòu)及分類無刷直流電機結(jié)構(gòu)2

無刷直流電機（BLDC）以電子換向器取代了機械換向器，所以無刷直流電機既具有直流電機良好的調(diào)速性能等特點，又具有交流電機結(jié)構(gòu)簡單、無換向火花、運行可靠和易于維護等優(yōu)點。圖2-22所示為其中一種小功率三相、星形連接、單副磁對極的無刷直流電機。

無刷直流電機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。

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

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

如果只給電機通以固定的直流電流，則電機只能產(chǎn)生不變的磁場，電機不能轉(zhuǎn)動起來只有實時檢測電機轉(zhuǎn)子的位置，再根據(jù)轉(zhuǎn)子的位置給電機的不同相通以對應的電流，使定子產(chǎn)生方向均勻變化的旋轉(zhuǎn)磁場，電機才可以跟著磁場轉(zhuǎn)動起來.電機定子的線圈中心抽頭接電機電源POWER，各相的端點接功率管，位置傳感器導通時使功率管的G極接12V，功率管導通，對應的相線圈被通電。2.1.6直流電機的結(jié)構(gòu)及分類無刷直流電機結(jié)構(gòu)2

由于三個位置傳感器隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動，會依次導通，使得對應的相線圈也依次通電，從而定子產(chǎn)生的磁場方向也不斷地變化，電機轉(zhuǎn)子也跟著轉(zhuǎn)動起來，這就是無刷直流電機的基本轉(zhuǎn)動原理，如圖2-23所示。2.1.6直流電機的結(jié)構(gòu)及分類直流電機的分類3

直流電機有多種類型。

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

勵磁式直流電機又可分為以下4種，如圖2-24所示：2.1.6直流電機的結(jié)構(gòu)及分類（1）他勵直流電機勵磁繞組與電樞繞組無聯(lián)接關(guān)系，勵磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞的電源分開。這稱為他勵直流電機，其中永磁直流電機也可看作他勵直流電機。（2）并勵直流電機并勵直流電機的勵磁繞組與電樞繞組相并聯(lián)，作為并勵發(fā)電機來說，是電機本身發(fā)出來的端電壓為勵磁繞組供電，勵磁繞組與電樞共用同一電源，從性能上講與他勵直流電動機相同。2.1.6直流電機的結(jié)構(gòu)及分類（3）串勵直流電機串勵直流電機的勵磁繞組與電樞繞組串聯(lián)后，再接于直流電源。2.1.6直流電機的結(jié)構(gòu)及分類（4）復勵直流電機復勵直流電機有并勵和串勵兩個勵磁繞組。不同勵磁方式的直流電動機有著不同的特性。一般情況下，直流電動機的主要勵磁方式是并勵式、串勵式和復勵式，直流發(fā)電機的主要勵磁方式是他勵式、并勵式和和復勵式。2.1.6直流電機的結(jié)構(gòu)及分類并勵式、串勵式和復勵式直流電動機都屬于自勵直流電動機。