永磁直流電動(dòng)機(jī)開發(fā)培訓(xùn)資料二

1、1培培 訓(xùn)訓(xùn) 內(nèi)內(nèi) 容容1 電機(jī)開發(fā)應(yīng)掌握的九大核心技術(shù)電機(jī)開發(fā)應(yīng)掌握的九大核心技術(shù)2 永磁直流電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)依據(jù)永磁直流電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)依據(jù)3 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí) 3.1 直流電動(dòng)機(jī)的工作原理直流電動(dòng)機(jī)的工作原理 3.2 永磁直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)永磁直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)4 永磁直流電動(dòng)機(jī)的基本方程永磁直流電動(dòng)機(jī)的基本方程5 永磁直流電動(dòng)機(jī)的工作特性永磁直流電動(dòng)機(jī)的工作特性6 永磁直流電動(dòng)機(jī)的電樞繞組和電樞反應(yīng)永磁直流電動(dòng)機(jī)的電樞繞組和電樞反應(yīng)7 永磁直流電動(dòng)機(jī)的材料永磁直流電動(dòng)機(jī)的材料 7.1 電磁材料電磁材料 7.2 絕緣材料絕緣材料 7.3 結(jié)構(gòu)材料結(jié)構(gòu)材料8 永磁直流電動(dòng)機(jī)的磁路設(shè)計(jì)與計(jì)算永磁直流電動(dòng)

2、機(jī)的磁路設(shè)計(jì)與計(jì)算9 永磁直流電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)分析永磁直流電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)分析10 永磁直流電動(dòng)機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩永磁直流電動(dòng)機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩2培培 訓(xùn)訓(xùn) 內(nèi)內(nèi) 容容11 永磁直流電動(dòng)機(jī)的電磁設(shè)計(jì)永磁直流電動(dòng)機(jī)的電磁設(shè)計(jì) 11.1 永磁直流電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)永磁直流電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn) 11.2 主要尺寸的確定主要尺寸的確定 11.3 永磁體尺寸的確定永磁體尺寸的確定 11.4 電樞沖片的設(shè)計(jì)電樞沖片的設(shè)計(jì) 11.5 換向器和電刷換向器和電刷 11.6 換向條件的校核換向條件的校核12 永磁直流電動(dòng)機(jī)電磁計(jì)算程序和實(shí)例永磁直流電動(dòng)機(jī)電磁計(jì)算程序和實(shí)例13 利用利用ANSOFT MAXWELL軟件進(jìn)行永磁直流電動(dòng)機(jī)電磁

3、計(jì)軟件進(jìn)行永磁直流電動(dòng)機(jī)電磁計(jì) 算和仿真實(shí)例算和仿真實(shí)例14 永磁直流電動(dòng)機(jī)的電路和永磁直流電動(dòng)機(jī)的電路和EMC設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)15永磁直流電動(dòng)機(jī)的永磁直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械機(jī)械設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)、計(jì)算、計(jì)算、分析和仿真分析和仿真16 永磁直流電動(dòng)機(jī)的制造工藝永磁直流電動(dòng)機(jī)的制造工藝17 設(shè)計(jì)和工藝的薄弱點(diǎn)及采取的措施設(shè)計(jì)和工藝的薄弱點(diǎn)及采取的措施 17.1 電機(jī)振動(dòng)和噪聲電機(jī)振動(dòng)和噪聲18 永磁直流電動(dòng)機(jī)開發(fā)技巧永磁直流電動(dòng)機(jī)開發(fā)技巧 18.1 電磁計(jì)算技巧一電磁計(jì)算技巧一19 19 綜合實(shí)例：汽車玻璃升降器電機(jī)開發(fā)指導(dǎo)書綜合實(shí)例：汽車玻璃升降器電機(jī)開發(fā)指導(dǎo)書20 20 練習(xí)題練習(xí)題 (.(.練習(xí)題三練習(xí)題三 練

4、習(xí)題四練習(xí)題四 .).)上堂課主要內(nèi)容回顧：上堂課主要內(nèi)容回顧：2emaTapNT IC IabiaaaURRIEU )(aaememIETP bCuiCuaempppPP 1fwFebCuiCuapppppPP 12fwFeemppPP 2BLIfvLBE11 60aepNE nC naaIDNAaa2 2)2( aLsNRavaa 6 永磁直流電動(dòng)機(jī)的電樞繞組和電樞反應(yīng)6.1 直流電機(jī)的電樞繞組直流電機(jī)的電樞繞組6.1.1 概述概述 電樞繞組是直流電機(jī)的一個(gè)重要部分，直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子電樞繞組是直流電機(jī)的一個(gè)重要部分，直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子也稱為電樞。當(dāng)電樞繞組中有電流流過(guò)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電樞磁動(dòng)也稱為電樞

5、。當(dāng)電樞繞組中有電流流過(guò)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電樞磁動(dòng)勢(shì)，它與氣隙磁場(chǎng)相互作用，又產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。當(dāng)電樞在磁勢(shì)，它與氣隙磁場(chǎng)相互作用，又產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。當(dāng)電樞在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)時(shí)，電樞繞組中會(huì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。電動(dòng)勢(shì)與電流相互場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)時(shí)，電樞繞組中會(huì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。電動(dòng)勢(shì)與電流相互作用，吸收或放出電磁功率。電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速相互作用，作用，吸收或放出電磁功率。電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速相互作用，吸收或放出機(jī)械功率。二者同時(shí)存在，構(gòu)成電磁能量與機(jī)械吸收或放出機(jī)械功率。二者同時(shí)存在，構(gòu)成電磁能量與機(jī)械能量的相互轉(zhuǎn)換，完成直流電機(jī)的基本功能。能量的相互轉(zhuǎn)換，完成直流電機(jī)的基本功能。2emaTapNT IC Ia60aepNE nC na

6、由上分析可知，電樞繞組在直流電機(jī)中起著重要的作由上分析可知，電樞繞組在直流電機(jī)中起著重要的作用。電機(jī)中能量的變換就是通過(guò)電樞繞組而實(shí)現(xiàn)的。而電用。電機(jī)中能量的變換就是通過(guò)電樞繞組而實(shí)現(xiàn)的。而電樞繞組的結(jié)構(gòu)對(duì)電機(jī)基本參數(shù)和性能都有影響，因此對(duì)電樞繞組的結(jié)構(gòu)對(duì)電機(jī)基本參數(shù)和性能都有影響，因此對(duì)電樞繞組提出了一定的要求，樞繞組提出了一定的要求，這就是在允許通過(guò)規(guī)定的電流這就是在允許通過(guò)規(guī)定的電流和產(chǎn)生足夠的電動(dòng)勢(shì)的前提下，盡可能地節(jié)省材料并且要和產(chǎn)生足夠的電動(dòng)勢(shì)的前提下，盡可能地節(jié)省材料并且要結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠。 根據(jù)不同的聯(lián)結(jié)方法，電樞繞組可分為根據(jù)不同的聯(lián)結(jié)方法，電樞繞組可分

7、為：（：（1）單波繞單波繞組組；（；（2）單疊繞組單疊繞組；（；（3）復(fù)波繞組；（）復(fù)波繞組；（4）復(fù)疊繞組；）復(fù)疊繞組；（5）混合繞組等。它們的主要差別在于從電刷外看進(jìn)去，）混合繞組等。它們的主要差別在于從電刷外看進(jìn)去，電樞繞組電樞繞組聯(lián)結(jié)成了不同數(shù)目的并聯(lián)支路聯(lián)結(jié)成了不同數(shù)目的并聯(lián)支路，以滿足不同額定，以滿足不同額定電壓和電流的要求，其中的電壓和電流的要求，其中的單波繞組單波繞組和和單疊繞組單疊繞組是兩種基是兩種基本的型式。本的型式。 電樞繞組雖然有不同類型，但在結(jié)構(gòu)上有共同的特點(diǎn)：電樞繞組雖然有不同類型，但在結(jié)構(gòu)上有共同的特點(diǎn)：它們都是由結(jié)構(gòu)形狀相同的繞組元件按一定的規(guī)律聯(lián)結(jié)而成。它們都

8、是由結(jié)構(gòu)形狀相同的繞組元件按一定的規(guī)律聯(lián)結(jié)而成。元件元件：構(gòu)成繞組的構(gòu)成繞組的線圈線圈稱為稱為繞組元件繞組元件（簡(jiǎn)稱（簡(jiǎn)稱元件元件）。一臺(tái)電機(jī)）。一臺(tái)電機(jī)電樞的總元件數(shù)用電樞的總元件數(shù)用S表示。每一元件有兩個(gè)放在槽中能切割磁表示。每一元件有兩個(gè)放在槽中能切割磁通感生電動(dòng)勢(shì)的有效邊稱通感生電動(dòng)勢(shì)的有效邊稱元件邊元件邊。元件在槽外的部分不切割磁。元件在槽外的部分不切割磁通，不感生電動(dòng)勢(shì)，稱為通，不感生電動(dòng)勢(shì)，稱為端部端部。元件分單匝元件和多匝元件兩。元件分單匝元件和多匝元件兩種，前者的元件邊只有一根導(dǎo)體，后者元件邊則有多根導(dǎo)體串種，前者的元件邊只有一根導(dǎo)體，后者元件邊則有多根導(dǎo)體串聯(lián)繞制而成，元件

9、匝數(shù)以聯(lián)繞制而成，元件匝數(shù)以 表示。表示。元件的首末端元件的首末端：每一個(gè)元件每一個(gè)元件（線（線圈）圈）均引出兩端與不同的換向片均引出兩端與不同的換向片相連，其中一根稱為首端，另一相連，其中一根稱為首端，另一根稱為末端。根稱為末端。6.1.2 直流電樞繞組基本知識(shí)直流電樞繞組基本知識(shí)sW元件的上下層邊元件的上下層邊：元件被嵌放在電元件被嵌放在電樞鐵心的槽內(nèi)，它的一個(gè)元件邊被樞鐵心的槽內(nèi)，它的一個(gè)元件邊被放在槽的上層，稱上層邊，另一邊放在槽的上層，稱上層邊，另一邊被嵌放在另一槽的下層，稱下層邊。被嵌放在另一槽的下層，稱下層邊。 繞組的各元件之間通過(guò)繞組的各元件之間通過(guò)換向片換向片相互聯(lián)結(jié)起來(lái)，這

10、樣就必相互聯(lián)結(jié)起來(lái)，這樣就必須在同一換向片上，既連有一個(gè)元件的首端，又連有另一元須在同一換向片上，既連有一個(gè)元件的首端，又連有另一元件的尾端，使整個(gè)電樞繞組的元件數(shù)件的尾端，使整個(gè)電樞繞組的元件數(shù)S和換向片數(shù)和換向片數(shù)K相等，相等，即即S=K。 若同一槽上下二層放置了不同元件的有效邊，而一個(gè)元若同一槽上下二層放置了不同元件的有效邊，而一個(gè)元件也只有兩個(gè)邊，這樣電樞的槽數(shù)件也只有兩個(gè)邊，這樣電樞的槽數(shù)Q就應(yīng)該等于元件數(shù)就應(yīng)該等于元件數(shù)S，即即Q=S=K。 但在實(shí)際的電機(jī)中，為了提高槽的利用率和制造工藝但在實(shí)際的電機(jī)中，為了提高槽的利用率和制造工藝簡(jiǎn)單起見(jiàn)，常常在槽的上下層嵌放多個(gè)元件邊。為了確切

11、說(shuō)簡(jiǎn)單起見(jiàn)，常常在槽的上下層嵌放多個(gè)元件邊。為了確切說(shuō)明每一個(gè)元件邊所處的具體位置，引入明每一個(gè)元件邊所處的具體位置，引入虛槽虛槽的概念，如果槽的概念，如果槽內(nèi)上層有內(nèi)上層有u個(gè)元件邊，每個(gè)實(shí)際槽就包含個(gè)元件邊，每個(gè)實(shí)際槽就包含u個(gè)虛槽。所以電個(gè)虛槽。所以電機(jī)的實(shí)槽數(shù)機(jī)的實(shí)槽數(shù)Q和虛槽數(shù)和虛槽數(shù) 有如下關(guān)系：有如下關(guān)系： 。而電機(jī)的虛槽數(shù)應(yīng)等于元件數(shù)，亦等于換向片數(shù)，即而電機(jī)的虛槽數(shù)應(yīng)等于元件數(shù)，亦等于換向片數(shù)，即uQuQQu KSQu 為了正確地把繞組嵌放在槽內(nèi)并與換向片相聯(lián)結(jié)，首先為了正確地把繞組嵌放在槽內(nèi)并與換向片相聯(lián)結(jié)，首先應(yīng)了解電樞和換向器上各種繞組元件的節(jié)距。應(yīng)了解電樞和換向器上各

12、種繞組元件的節(jié)距。 節(jié)距節(jié)距相關(guān)的兩個(gè)元件邊之間的距離，通常以所跨相關(guān)的兩個(gè)元件邊之間的距離，通常以所跨過(guò)的槽數(shù)或換向片數(shù)來(lái)表示，如下圖：過(guò)的槽數(shù)或換向片數(shù)來(lái)表示，如下圖：pD2 極距極距：相鄰兩個(gè)主磁極軸線沿電相鄰兩個(gè)主磁極軸線沿電樞表面之間的距離，用樞表面之間的距離，用 表示表示。 第一節(jié)距第一節(jié)距 ：同一個(gè)元件的兩個(gè)有效邊之間的距離，同一個(gè)元件的兩個(gè)有效邊之間的距離，以虛槽數(shù)來(lái)以虛槽數(shù)來(lái)計(jì)算計(jì)算。為了使元件感應(yīng)出最大電動(dòng)勢(shì)，就要使。為了使元件感應(yīng)出最大電動(dòng)勢(shì)，就要使 等于一個(gè)極距等于一個(gè)極距 。 1y1y pQu2 ,21整數(shù)整數(shù) pQyu 1y其中其中p是電機(jī)的極對(duì)數(shù)。滿足是電機(jī)的極對(duì)

13、數(shù)。滿足 的元件的元件稱稱 為為整距元件整距元件。pQu21ypQu2在在 不是整數(shù)時(shí)，由于不是整數(shù)時(shí)，由于 必須是一個(gè)整數(shù)，則應(yīng)該取與必須是一個(gè)整數(shù)，則應(yīng)該取與 相近的一個(gè)整數(shù)，即相近的一個(gè)整數(shù)，即其中其中 是使是使 湊成整數(shù)的一個(gè)分?jǐn)?shù)。當(dāng)湊成整數(shù)的一個(gè)分?jǐn)?shù)。當(dāng) 時(shí)，稱為時(shí)，稱為 短距元件短距元件。當(dāng)。當(dāng) 時(shí)，稱為時(shí)，稱為長(zhǎng)距元件長(zhǎng)距元件。 1ypQyu21 pQyu21 由于疊繞組元件短距時(shí)的端部長(zhǎng)度比長(zhǎng)距時(shí)的短，因此，在由于疊繞組元件短距時(shí)的端部長(zhǎng)度比長(zhǎng)距時(shí)的短，因此，在既可長(zhǎng)距又可短距的情況下，通常取短距。既可長(zhǎng)距又可短距的情況下，通常取短距。疊繞組疊繞組：指串聯(lián)的兩個(gè)元件總是后一個(gè)元

14、件的端接部分緊疊在前指串聯(lián)的兩個(gè)元件總是后一個(gè)元件的端接部分緊疊在前一個(gè)元件端接部分，整個(gè)繞組成折疊式前進(jìn)。一個(gè)元件端接部分，整個(gè)繞組成折疊式前進(jìn)。波繞組波繞組：指把相隔約為一對(duì)極距的同極性磁場(chǎng)下的相應(yīng)元件串指把相隔約為一對(duì)極距的同極性磁場(chǎng)下的相應(yīng)元件串聯(lián)起來(lái)，象波浪式的前進(jìn)。聯(lián)起來(lái)，象波浪式的前進(jìn)。換向節(jié)距換向節(jié)距 ：同一元件首末端連接的換向片之間的距離，同一元件首末端連接的換向片之間的距離，以換以換向片數(shù)表示向片數(shù)表示。 的大小應(yīng)使的大小應(yīng)使串接元件串接元件的電動(dòng)勢(shì)方向一致，以免的電動(dòng)勢(shì)方向一致，以免方向相反相互抵消。方向相反相互抵消。kyky第二節(jié)距第二節(jié)距 ：連至同一換向片上的兩個(gè)元件

15、中第一個(gè)元件的下連至同一換向片上的兩個(gè)元件中第一個(gè)元件的下層邊與第二個(gè)元件的上層邊間的距離，以虛槽數(shù)計(jì)算。層邊與第二個(gè)元件的上層邊間的距離，以虛槽數(shù)計(jì)算。2y合成節(jié)距合成節(jié)距 ：連接同一換向片上的兩個(gè)元件對(duì)應(yīng)邊之間的距離，連接同一換向片上的兩個(gè)元件對(duì)應(yīng)邊之間的距離，以虛槽數(shù)計(jì)算。以虛槽數(shù)計(jì)算。y與與 的關(guān)系為：的關(guān)系為：y21yyy 21yy 、6.1.3 單疊繞組單疊繞組 單疊繞組的特點(diǎn)是：相鄰元件單疊繞組的特點(diǎn)是：相鄰元件( (線圈線圈) )相互疊壓相互疊壓, ,合合成節(jié)距與換向節(jié)距均為成節(jié)距與換向節(jié)距均為1 1, ,即：即： 。1 kyy 在本節(jié)及下節(jié)單波繞組中，均先介紹表述繞組聯(lián)結(jié)規(guī)律

16、在本節(jié)及下節(jié)單波繞組中，均先介紹表述繞組聯(lián)結(jié)規(guī)律的的節(jié)距節(jié)距、繞組展開圖繞組展開圖、元件聯(lián)結(jié)圖元件聯(lián)結(jié)圖和和并聯(lián)支路圖并聯(lián)支路圖。這四個(gè)方。這四個(gè)方面是分析直流電機(jī)電樞繞組的基本方法，彼此互相關(guān)聯(lián)。面是分析直流電機(jī)電樞繞組的基本方法，彼此互相關(guān)聯(lián)。 下面用一臺(tái)下面用一臺(tái) 的直流電機(jī)的直流電機(jī)作例子，構(gòu)成單疊繞組。作例子，構(gòu)成單疊繞組。1642 KSQpu，1.1. 繞組的節(jié)距繞組的節(jié)距y y和和 是正數(shù)，表示是向由的跨距，是正數(shù)，表示是向由的跨距， 是負(fù)數(shù)，表是負(fù)數(shù)，表示是向左的跨距，示是向左的跨距， 為為1 1，表示是單疊繞組，取，表示是單疊繞組，取正數(shù)表示元件聯(lián)結(jié)順序是從左向右，構(gòu)成一個(gè)右

17、正數(shù)表示元件聯(lián)結(jié)順序是從左向右，構(gòu)成一個(gè)右行繞組。若行繞組。若 取取-1-1，則聯(lián)成一個(gè)左行繞組，但一，則聯(lián)成一個(gè)左行繞組，但一般不用。般不用。3144162121 yyyyypQyku 1y2ykyky2. 單疊繞組的展開圖單疊繞組的展開圖 單疊繞組的展開圖是把放在鐵心槽里、構(gòu)成繞組的所有元單疊繞組的展開圖是把放在鐵心槽里、構(gòu)成繞組的所有元件取出來(lái)展開畫在一張平面圖里，展示元件相互間的件取出來(lái)展開畫在一張平面圖里，展示元件相互間的電氣連接電氣連接關(guān)系關(guān)系及及主磁極主磁極、換向片換向片、電刷電刷間的相對(duì)位置關(guān)系。用展開圖可間的相對(duì)位置關(guān)系。用展開圖可清楚表示各元件如何通過(guò)換向片聯(lián)結(jié)成繞組。清楚

18、表示各元件如何通過(guò)換向片聯(lián)結(jié)成繞組。 下頁(yè)圖中標(biāo)出了下頁(yè)圖中標(biāo)出了換向片號(hào)換向片號(hào)及放置元件的及放置元件的虛槽號(hào)虛槽號(hào)，為方便起，為方便起見(jiàn)，通常將虛槽畫成為沿電樞表面均勻分布，虛槽中的上層元見(jiàn)，通常將虛槽畫成為沿電樞表面均勻分布，虛槽中的上層元件邊用件邊用實(shí)線實(shí)線表示，下層邊用表示，下層邊用虛線虛線表示，元件邊上下的表示，元件邊上下的斜線表示斜線表示端部端部。圖中畫出了。圖中畫出了某一瞬間某一瞬間各磁極的位置，這些磁極在圓周上各磁極的位置，這些磁極在圓周上的位置彼此相距的位置彼此相距一個(gè)極距一個(gè)極距而均勻分布，每極的寬度也是相等的。而均勻分布，每極的寬度也是相等的。由于電樞是旋轉(zhuǎn)的，磁極相對(duì)

19、各元件的位置不斷變動(dòng)，畫圖時(shí)由于電樞是旋轉(zhuǎn)的，磁極相對(duì)各元件的位置不斷變動(dòng)，畫圖時(shí)可以自由選定。我們可以找出可以自由選定。我們可以找出對(duì)稱對(duì)稱的位置，畫起來(lái)比較方便。的位置，畫起來(lái)比較方便。電刷在換向器圓周上的位置也必須是電刷在換向器圓周上的位置也必須是對(duì)稱對(duì)稱的，其寬度可取為等的，其寬度可取為等于或小于一個(gè)換向片寬。于或小于一個(gè)換向片寬。單疊繞組的展開圖單疊繞組的展開圖思考：思考：為什為什么有么有些元些元件沒(méi)件沒(méi)畫電畫電流？流？ 電刷位置相對(duì)磁極位置有一定的關(guān)系，不能隨意放置。電刷位置相對(duì)磁極位置有一定的關(guān)系，不能隨意放置。在對(duì)稱元件的情況下，一般應(yīng)將電刷的中心線對(duì)準(zhǔn)磁極中心在對(duì)稱元件的情況

20、下，一般應(yīng)將電刷的中心線對(duì)準(zhǔn)磁極中心線，這時(shí)被電刷所短路的元件中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是最小的，因?yàn)榫€，這時(shí)被電刷所短路的元件中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是最小的，因?yàn)樵膬蓚€(gè)有效邊這時(shí)差不多處在元件的兩個(gè)有效邊這時(shí)差不多處在兩個(gè)磁極之間兩個(gè)磁極之間的位置上，的位置上，它們的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)它們的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)接近為零接近為零。這種情況也能使得正負(fù)電刷間。這種情況也能使得正負(fù)電刷間獲得獲得最大最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 圖中所表示的磁極是在電樞表面的圖中所表示的磁極是在電樞表面的上邊上邊。因此。因此N極的磁極的磁力線在氣隙中的方向是力線在氣隙中的方向是離讀者進(jìn)入紙面離讀者進(jìn)入紙面。當(dāng)知道了電樞的旋。當(dāng)知道了電樞的旋轉(zhuǎn)方向后，可

21、以根據(jù)轉(zhuǎn)方向后，可以根據(jù)右手定則右手定則決定各元件邊中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的決定各元件邊中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向，如元件上的箭頭所示，順著各串聯(lián)元件中電動(dòng)勢(shì)的方方向，如元件上的箭頭所示，順著各串聯(lián)元件中電動(dòng)勢(shì)的方向，可以定出各電刷的極性。向，可以定出各電刷的極性。由上頁(yè)圖中可以看出，電樞向由上頁(yè)圖中可以看出，電樞向左旋轉(zhuǎn)時(shí)，位于左旋轉(zhuǎn)時(shí)，位于N極下的電刷為正極性。極下的電刷為正極性。 還可知道，當(dāng)電刷還可知道，當(dāng)電刷在圖示位置時(shí)，相鄰電刷間串聯(lián)各元件的電動(dòng)勢(shì)都是相加的，在圖示位置時(shí)，相鄰電刷間串聯(lián)各元件的電動(dòng)勢(shì)都是相加的，因此電刷間的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大。因此電刷間的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大。假如電刷不對(duì)準(zhǔn)磁極中心線，假如電

22、刷不對(duì)準(zhǔn)磁極中心線，而是移到其他位置上，正負(fù)電刷的電動(dòng)勢(shì)將會(huì)減小。而是移到其他位置上，正負(fù)電刷的電動(dòng)勢(shì)將會(huì)減小。3. 單疊繞組的元件聯(lián)結(jié)次序單疊繞組的元件聯(lián)結(jié)次序 由上上頁(yè)圖中的節(jié)距，可以直接看出繞組各元件之間是由上上頁(yè)圖中的節(jié)距，可以直接看出繞組各元件之間是如何聯(lián)結(jié)如何聯(lián)結(jié)起來(lái)的。第起來(lái)的。第1虛槽的上層元件邊經(jīng)過(guò)虛槽的上層元件邊經(jīng)過(guò) 接到第接到第5虛槽的下層元件邊，形成第虛槽的下層元件邊，形成第1個(gè)元件。它的首端和尾端分別個(gè)元件。它的首端和尾端分別接到第接到第1和第和第2個(gè)換向片。第個(gè)換向片。第5虛槽的下層元件邊經(jīng)過(guò)虛槽的下層元件邊經(jīng)過(guò) 接到第接到第2虛槽的上層元件邊，這樣與第虛槽的上層元

23、件邊，這樣與第2個(gè)元件聯(lián)結(jié)起來(lái)。以個(gè)元件聯(lián)結(jié)起來(lái)。以此類推，從左到右把各個(gè)元件依次聯(lián)結(jié)起來(lái)。各元件的聯(lián)結(jié)此類推，從左到右把各個(gè)元件依次聯(lián)結(jié)起來(lái)。各元件的聯(lián)結(jié)關(guān)系可以用下圖來(lái)表示。數(shù)字表示元件邊所在的關(guān)系可以用下圖來(lái)表示。數(shù)字表示元件邊所在的虛槽號(hào)虛槽號(hào)，上上層的數(shù)字還表示元件的號(hào)數(shù)層的數(shù)字還表示元件的號(hào)數(shù)。從第。從第1元件開始，繞電樞一周，元件開始，繞電樞一周，將全部元件邊都聯(lián)了起來(lái)，重又回到起始點(diǎn)將全部元件邊都聯(lián)了起來(lái)，重又回到起始點(diǎn)1?？梢?jiàn)單疊繞?？梢?jiàn)單疊繞組組自成一個(gè)閉合回路自成一個(gè)閉合回路。41 y32 y4. 單疊繞組的并聯(lián)支路電路圖單疊繞組的并聯(lián)支路電路圖單疊繞組的的特點(diǎn)：?jiǎn)委B繞組

24、的的特點(diǎn)：1 1）同一主磁極下的元件串聯(lián)）同一主磁極下的元件串聯(lián)成一條支路，主磁極數(shù)與支成一條支路，主磁極數(shù)與支路數(shù)相同，即路數(shù)相同，即a=pa=p。當(dāng)電樞旋。當(dāng)電樞旋轉(zhuǎn)時(shí)，電刷位置不動(dòng)，并聯(lián)轉(zhuǎn)時(shí)，電刷位置不動(dòng)，并聯(lián)支路圖中的整個(gè)電樞繞組在支路圖中的整個(gè)電樞繞組在移動(dòng)，每個(gè)元件不斷地順次移動(dòng)，每個(gè)元件不斷地順次移到它前面一個(gè)元件的位置移到它前面一個(gè)元件的位置上，但總的支路情況不變。上，但總的支路情況不變。2 2）電刷位置應(yīng)使感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，電刷間電動(dòng)勢(shì)等于并聯(lián)支路）電刷位置應(yīng)使感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，電刷間電動(dòng)勢(shì)等于并聯(lián)支路電動(dòng)勢(shì)。電動(dòng)勢(shì)。3 3）電樞電流等于各支路電流之和。）電樞電流等于各支路電流之

25、和。思考：采用單疊繞組時(shí)電思考：采用單疊繞組時(shí)電刷可以省略嗎？刷可以省略嗎？由單疊繞組的展開圖可以畫出如下所示的由單疊繞組的展開圖可以畫出如下所示的并聯(lián)支路電路圖并聯(lián)支路電路圖:4極極10槽單疊繞組槽單疊繞組6.1.4 單波繞組單波繞組1. 單波繞組的節(jié)距單波繞組的節(jié)距 單波繞組元件第一節(jié)距單波繞組元件第一節(jié)距 的決定原則與單疊繞組是一樣的決定原則與單疊繞組是一樣的，區(qū)別是在換向器節(jié)距的，區(qū)別是在換向器節(jié)距 上。應(yīng)使兩個(gè)串聯(lián)元件放在相同上。應(yīng)使兩個(gè)串聯(lián)元件放在相同極性的磁極下差不多相對(duì)應(yīng)的位置上，極性的磁極下差不多相對(duì)應(yīng)的位置上，空間位置相距約兩個(gè)極空間位置相距約兩個(gè)極距距，這兩個(gè)元件感應(yīng)電動(dòng)

26、勢(shì)的方向相同，可以把它們串聯(lián)在一，這兩個(gè)元件感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向相同，可以把它們串聯(lián)在一個(gè)支路中。其次，沿電樞圓周向一個(gè)方向繞一周經(jīng)過(guò)了個(gè)支路中。其次，沿電樞圓周向一個(gè)方向繞一周經(jīng)過(guò)了p個(gè)串個(gè)串聯(lián)的元件以后，其末尾所聯(lián)的換向片必須落在與起始的換向片聯(lián)的元件以后，其末尾所聯(lián)的換向片必須落在與起始的換向片相鄰的位置，才能使第二周繼續(xù)往下聯(lián)結(jié)，即應(yīng)滿足相鄰的位置，才能使第二周繼續(xù)往下聯(lián)結(jié)，即應(yīng)滿足因此，單波繞組元件的換向器節(jié)距因此，單波繞組元件的換向器節(jié)距1yky1Kpyk pKyk1 式中正負(fù)號(hào)的選擇，首先要滿足式中正負(fù)號(hào)的選擇，首先要滿足 是一個(gè)整數(shù)是一個(gè)整數(shù)。當(dāng)取負(fù)當(dāng)取負(fù)號(hào)時(shí)，繞組聯(lián)結(jié)成為左行繞組

27、號(hào)時(shí)，繞組聯(lián)結(jié)成為左行繞組，取正號(hào)時(shí)，可得右行繞組取正號(hào)時(shí)，可得右行繞組。在。在取正負(fù)號(hào)都能得到整數(shù)的取正負(fù)號(hào)都能得到整數(shù)的 時(shí)，一般都取負(fù)號(hào)，這時(shí)端接可時(shí)，一般都取負(fù)號(hào)，這時(shí)端接可稍微短些。由上式可以看出，兩個(gè)相串聯(lián)的元件，雖然處在相稍微短些。由上式可以看出，兩個(gè)相串聯(lián)的元件，雖然處在相同極性的磁極下面，但它們?cè)诖艌?chǎng)中的相對(duì)位置，實(shí)際上是不同極性的磁極下面，但它們?cè)诖艌?chǎng)中的相對(duì)位置，實(shí)際上是不相同的。這時(shí)因?yàn)?，這兩個(gè)元件之間相距的虛槽數(shù)為相同的。這時(shí)因?yàn)?，這兩個(gè)元件之間相距的虛槽數(shù)為其大小不等于兩倍極距其大小不等于兩倍極距 ，而是相差一個(gè)數(shù)值而是相差一個(gè)數(shù)值 。就是說(shuō)，。就是說(shuō)，相串聯(lián)的兩個(gè)

28、元件在磁場(chǎng)中的相串聯(lián)的兩個(gè)元件在磁場(chǎng)中的位置有一個(gè)相對(duì)位移位置有一個(gè)相對(duì)位移，等于，等于 個(gè)個(gè)虛槽數(shù)。虛槽數(shù)。這個(gè)場(chǎng)移現(xiàn)象在波繞組中是必然有的這個(gè)場(chǎng)移現(xiàn)象在波繞組中是必然有的。kyky,111ppQpQpKyyuuk pQup1p1下頁(yè)圖是一個(gè)下頁(yè)圖是一個(gè)4極單波繞組的展開圖，它的數(shù)據(jù)如下：極單波繞組的展開圖，它的數(shù)據(jù)如下：2. 單波繞組的展開圖單波繞組的展開圖. 437)( , 721151)( , 3434152,15, 42121 yyypKyypQyKSQpkuu左左行行繞繞組組短短距距元元件件 圖中磁極、電刷位置以及電刷極性判斷均與單疊繞組中相同。圖中磁極、電刷位置以及電刷極性判斷均

29、與單疊繞組中相同。單波繞組的展開圖單波繞組的展開圖試畫出試畫出 的展開圖的展開圖)( ,44141521長(zhǎng)長(zhǎng)距距元元件件 pQyu 上頁(yè)圖的繞組，按照它的節(jié)距，列出元件聯(lián)結(jié)次序表，上頁(yè)圖的繞組，按照它的節(jié)距，列出元件聯(lián)結(jié)次序表，如下圖所示：如下圖所示：3. 單波繞組的元件聯(lián)結(jié)次序單波繞組的元件聯(lián)結(jié)次序4. 單波繞組的并聯(lián)支路圖單波繞組的并聯(lián)支路圖 上頁(yè)圖的繞組，按照元件串聯(lián)的順序及短路的元件，可上頁(yè)圖的繞組，按照元件串聯(lián)的順序及短路的元件，可以畫出單波繞組的并聯(lián)支路如下頁(yè)圖所示。以畫出單波繞組的并聯(lián)支路如下頁(yè)圖所示。由圖可以看出，由圖可以看出，單波繞組把所有單波繞組把所有N極下面的元件全部串聯(lián)

30、起來(lái)組成一個(gè)支路；極下面的元件全部串聯(lián)起來(lái)組成一個(gè)支路；再把所有再把所有S極下面的元件串聯(lián)起來(lái)組成另一個(gè)支路。它也是一極下面的元件串聯(lián)起來(lái)組成另一個(gè)支路。它也是一個(gè)閉合繞組，通過(guò)電刷與外部產(chǎn)生聯(lián)系，它的支路對(duì)數(shù)與極個(gè)閉合繞組，通過(guò)電刷與外部產(chǎn)生聯(lián)系，它的支路對(duì)數(shù)與極對(duì)數(shù)多少無(wú)關(guān)，對(duì)數(shù)多少無(wú)關(guān)，總是總是a=1。單波繞組的并聯(lián)支路圖單波繞組的并聯(lián)支路圖:則支路對(duì)數(shù)仍為則支路對(duì)數(shù)仍為1 1。即使兩支路的串聯(lián)元件數(shù)不相等，但由于電。即使兩支路的串聯(lián)元件數(shù)不相等，但由于電動(dòng)勢(shì)相差很小，同時(shí)這種元件數(shù)不等的現(xiàn)象是輪番交替的；即動(dòng)勢(shì)相差很小，同時(shí)這種元件數(shù)不等的現(xiàn)象是輪番交替的；即一會(huì)兒上一支路多一元件；一

31、會(huì)兒下一支路多一元件，頻率甚一會(huì)兒上一支路多一元件；一會(huì)兒下一支路多一元件，頻率甚高。因此，對(duì)支路電流的平衡分布也沒(méi)什么影響。高。因此，對(duì)支路電流的平衡分布也沒(méi)什么影響。但是，由于但是，由于電刷下的平均電流密度有一定的限制，當(dāng)電刷減少后，為了要電刷下的平均電流密度有一定的限制，當(dāng)電刷減少后，為了要通過(guò)同樣的電流，剩下的電刷必須增加其與換向器間的接觸面通過(guò)同樣的電流，剩下的電刷必須增加其與換向器間的接觸面積，從而將增加電機(jī)換向器的軸向尺寸。因此，單波繞組一般積，從而將增加電機(jī)換向器的軸向尺寸。因此，單波繞組一般仍裝全額電刷，即電刷組數(shù)等于極數(shù)。仍裝全額電刷，即電刷組數(shù)等于極數(shù)。由左圖還可看到，單

32、由左圖還可看到，單波繞組如不采用全額波繞組如不采用全額電刷，對(duì)支路情況并電刷，對(duì)支路情況并無(wú)影響。例如，在上無(wú)影響。例如，在上圖中，少去電刷圖中，少去電刷 ，1A單波繞組的特點(diǎn)單波繞組的特點(diǎn)1 1）同極性下各元件串聯(lián)起來(lái)組成一條支路，支路對(duì)數(shù)為）同極性下各元件串聯(lián)起來(lái)組成一條支路，支路對(duì)數(shù)為1 1，與磁極對(duì)數(shù)無(wú)關(guān)；與磁極對(duì)數(shù)無(wú)關(guān)；2 2）當(dāng)元件的幾何形狀對(duì)稱時(shí)，電刷在換向器表面上的位置）當(dāng)元件的幾何形狀對(duì)稱時(shí)，電刷在換向器表面上的位置對(duì)準(zhǔn)主磁極中心線，支路電動(dòng)勢(shì)最大；對(duì)準(zhǔn)主磁極中心線，支路電動(dòng)勢(shì)最大；3 3）電刷數(shù)等于磁極數(shù)）電刷數(shù)等于磁極數(shù)( (也可只用也可只用1 1對(duì)電刷，視情況而定對(duì)電刷

33、，視情況而定) )；4 4）電樞電動(dòng)勢(shì)等于支路感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；）電樞電動(dòng)勢(shì)等于支路感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；5 5）電樞電流等于兩條支路電流之和。）電樞電流等于兩條支路電流之和。6.1.5 6.1.5 集中繞組簡(jiǎn)介集中繞組簡(jiǎn)介6.1.6 6.1.6 其他型式電樞繞組簡(jiǎn)介其他型式電樞繞組簡(jiǎn)介 直流電機(jī)電樞繞組除單疊合單波繞組外，還有復(fù)疊繞直流電機(jī)電樞繞組除單疊合單波繞組外，還有復(fù)疊繞組、復(fù)波繞組和混合繞組（蛙型繞組），它們之間的區(qū)別組、復(fù)波繞組和混合繞組（蛙型繞組），它們之間的區(qū)別主要是換向器節(jié)距不同主要是換向器節(jié)距不同。 復(fù)疊繞組的換向器節(jié)距復(fù)疊繞組的換向器節(jié)距 ，m m是大于是大于1 1的整數(shù)。每的整數(shù)。每個(gè)

34、元件的首端和尾端隔開個(gè)元件的首端和尾端隔開m m個(gè)換向片。它可以看成個(gè)換向片。它可以看成m m個(gè)單疊個(gè)單疊繞組通過(guò)電刷并聯(lián)起來(lái)構(gòu)成。它的并聯(lián)支路對(duì)數(shù)是單疊繞繞組通過(guò)電刷并聯(lián)起來(lái)構(gòu)成。它的并聯(lián)支路對(duì)數(shù)是單疊繞組的組的m m倍，即倍，即a=mpa=mp。 復(fù)波繞組的換向器節(jié)距復(fù)波繞組的換向器節(jié)距 。它可以看成。它可以看成m m個(gè)個(gè)單波繞組通過(guò)電刷并聯(lián)起來(lái)構(gòu)成。它的并聯(lián)支路對(duì)數(shù)是單波繞組通過(guò)電刷并聯(lián)起來(lái)構(gòu)成。它的并聯(lián)支路對(duì)數(shù)是a=ma=m。 混合繞組是由一套疊繞組和一套波繞組按照一定規(guī)律混合繞組是由一套疊繞組和一套波繞組按照一定規(guī)律在電樞槽中嵌放并聯(lián)接到同一個(gè)換向器上構(gòu)成。這時(shí)每個(gè)在電樞槽中嵌放并聯(lián)

35、接到同一個(gè)換向器上構(gòu)成。這時(shí)每個(gè)槽可分為上下四層來(lái)放置兩套繞組。槽可分為上下四層來(lái)放置兩套繞組。myk pmKyk 各種直流電機(jī)電樞繞組的主要區(qū)別就在于其各種直流電機(jī)電樞繞組的主要區(qū)別就在于其并聯(lián)支路并聯(lián)支路數(shù)的多少數(shù)的多少。支路多時(shí)，每條支路中的串聯(lián)元件數(shù)就少。通支路多時(shí)，每條支路中的串聯(lián)元件數(shù)就少。通常都是根據(jù)電機(jī)常都是根據(jù)電機(jī)額度電流大小額度電流大小和和額定電壓的高低額定電壓的高低來(lái)選擇繞來(lái)選擇繞組型式。組型式。 單波繞組支路數(shù)最少，用于多極數(shù)、低速、高壓的小單波繞組支路數(shù)最少，用于多極數(shù)、低速、高壓的小容量電機(jī)。容量電機(jī)。 復(fù)波繞組可用于多極數(shù)、低速的中、大型電機(jī)。復(fù)波繞組可用于多極數(shù)

36、、低速的中、大型電機(jī)。 單疊繞組主要用于中等容量、正常電壓和轉(zhuǎn)速的電機(jī)單疊繞組主要用于中等容量、正常電壓和轉(zhuǎn)速的電機(jī)及及2 2極小容量電機(jī)。極小容量電機(jī)。 復(fù)疊繞組用于低壓大電流的電機(jī)。復(fù)疊繞組用于低壓大電流的電機(jī)。 混合繞組常用在轉(zhuǎn)速較高、換向困難的大型直流電機(jī)?；旌侠@組常用在轉(zhuǎn)速較高、換向困難的大型直流電機(jī)。6.1.6 直流電機(jī)的繞組故障判斷直流電機(jī)的繞組故障判斷 在直流電機(jī)中，電樞繞組是容易出故障的。在直流電機(jī)中，電樞繞組是容易出故障的。電樞繞組常見(jiàn)故障有：電樞繞組常見(jiàn)故障有：斷路、短路接地及繞組接斷路、短路接地及繞組接反等反等故障，如何檢查和修理，可參見(jiàn)相關(guān)書籍。故障，如何檢查和修理，

37、可參見(jiàn)相關(guān)書籍。下面舉一例加以說(shuō)明。下面舉一例加以說(shuō)明。 例例1 若單疊電樞繞組的若單疊電樞繞組的個(gè)別線圈斷線或與換向片焊接個(gè)別線圈斷線或與換向片焊接不良不良，即出現(xiàn)斷路故障，一般采用，即出現(xiàn)斷路故障，一般采用測(cè)量換向片片間電壓降測(cè)量換向片片間電壓降的的方法來(lái)檢查。如圖方法來(lái)檢查。如圖1.15所示，在相鄰換向片上接入低壓直流所示，在相鄰換向片上接入低壓直流電源，用直流毫伏表測(cè)量相鄰兩換向片間的電壓降。若測(cè)得電源，用直流毫伏表測(cè)量相鄰兩換向片間的電壓降。若測(cè)得各換向片片間的電壓降相同或電壓平均值的各換向片片間的電壓降相同或電壓平均值的偏差在偏差在5范范圍內(nèi)圍內(nèi)，說(shuō)明電路正常，若在相連接的換向片上

38、，測(cè)得壓降比，說(shuō)明電路正常，若在相連接的換向片上，測(cè)得壓降比平均值平均值顯著增大顯著增大，則該處電樞繞組斷線或焊接不良，試解釋，則該處電樞繞組斷線或焊接不良，試解釋其中道理。其中道理。 解解：根據(jù)單疊繞組的嵌放規(guī)根據(jù)單疊繞組的嵌放規(guī)律，兩相鄰換向片之間有一律，兩相鄰換向片之間有一個(gè)線圈，若線圈無(wú)斷線故障個(gè)線圈，若線圈無(wú)斷線故障，則電樞線圈、可變電阻，則電樞線圈、可變電阻R與電源形成閉合回路，如右與電源形成閉合回路，如右圖所示。由于線圈電阻較小圖所示。由于線圈電阻較小，故電源電壓大部分降落在，故電源電壓大部分降落在可變電阻可變電阻R上，毫伏表指示上，毫伏表指示的繞組壓降值較小。若線圈的繞組壓降值

39、較小。若線圈出現(xiàn)斷路故障，所有電壓均出現(xiàn)斷路故障，所有電壓均降落在線圈上，毫伏表指示降落在線圈上，毫伏表指示為電源電壓值，比正常值大為電源電壓值，比正常值大很多，故能判斷故障在線圈很多，故能判斷故障在線圈。測(cè)量換向片間電壓降接線圖測(cè)量換向片間電壓降接線圖及判斷單疊繞組斷路故障原理圖及判斷單疊繞組斷路故障原理圖 斷線線圈也可從外觀上尋找。電樞斷線線圈也可從外觀上尋找。電樞繞組應(yīng)是閉合繞組，若電樞線圈出現(xiàn)斷繞組應(yīng)是閉合繞組，若電樞線圈出現(xiàn)斷線，則當(dāng)該線圈轉(zhuǎn)到電刷下時(shí)，電流就線，則當(dāng)該線圈轉(zhuǎn)到電刷下時(shí)，電流就通過(guò)電刷接通，而離開電刷時(shí)，電流被通過(guò)電刷接通，而離開電刷時(shí)，電流被切斷，切斷，在電刷接觸和

40、離開的瞬間出現(xiàn)較在電刷接觸和離開的瞬間出現(xiàn)較大的點(diǎn)狀火花大的點(diǎn)狀火花，使斷路線圈兩側(cè)的換向，使斷路線圈兩側(cè)的換向片灼黑，根據(jù)灼黑的換向片就可以找出片灼黑，根據(jù)灼黑的換向片就可以找出斷線線圈的位置斷線線圈的位置6.2 直流電機(jī)的電樞反應(yīng)直流電機(jī)的電樞反應(yīng) 直流電機(jī)工作中，主磁極產(chǎn)生主磁極磁動(dòng)勢(shì)，電樞電流產(chǎn)生直流電機(jī)工作中，主磁極產(chǎn)生主磁極磁動(dòng)勢(shì)，電樞電流產(chǎn)生電樞磁動(dòng)勢(shì)。電樞磁動(dòng)勢(shì)對(duì)主極磁動(dòng)勢(shì)的影響稱為電樞磁動(dòng)勢(shì)。電樞磁動(dòng)勢(shì)對(duì)主極磁動(dòng)勢(shì)的影響稱為 電樞反應(yīng)電樞反應(yīng)。 6.2.16.2.1 負(fù)載時(shí)氣隙中的磁動(dòng)勢(shì)和磁場(chǎng)負(fù)載時(shí)氣隙中的磁動(dòng)勢(shì)和磁場(chǎng) 永磁直流電機(jī)負(fù)載時(shí)，有兩個(gè)磁動(dòng)勢(shì)作用在氣隙上，一永磁直流

41、電機(jī)負(fù)載時(shí)，有兩個(gè)磁動(dòng)勢(shì)作用在氣隙上，一個(gè)是永磁磁極產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)稱為個(gè)是永磁磁極產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)稱為永磁磁動(dòng)勢(shì)永磁磁動(dòng)勢(shì)（在定子側(cè)），（在定子側(cè)），一個(gè)是電樞繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)稱為一個(gè)是電樞繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)稱為電樞磁動(dòng)勢(shì)電樞磁動(dòng)勢(shì)（在轉(zhuǎn)子側(cè)）。（在轉(zhuǎn)子側(cè)）。永磁磁動(dòng)勢(shì)的軸線在直軸（即磁極中心線，又叫永磁磁動(dòng)勢(shì)的軸線在直軸（即磁極中心線，又叫d軸）上，由軸）上，由于邊緣磁通的影響，永磁磁動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的磁密分布于邊緣磁通的影響，永磁磁動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的磁密分布 如下圖如下圖所示。當(dāng)電刷位于交軸（與磁極中心線正交的軸線，又叫所示。當(dāng)電刷位于交軸（與磁極中心線正交的軸線，又叫q軸）軸）時(shí)，電樞磁動(dòng)勢(shì)時(shí)，電樞磁動(dòng)勢(shì) 近似

42、三角波，軸線在交軸上，所產(chǎn)生的近似三角波，軸線在交軸上，所產(chǎn)生的磁密波形取決于磁極結(jié)構(gòu)。當(dāng)永磁磁極上有軟鐵極靴時(shí)，所磁密波形取決于磁極結(jié)構(gòu)。當(dāng)永磁磁極上有軟鐵極靴時(shí)，所產(chǎn)生的氣隙磁密波形與普通直流電動(dòng)機(jī)相同，為馬鞍形；當(dāng)產(chǎn)生的氣隙磁密波形與普通直流電動(dòng)機(jī)相同，為馬鞍形；當(dāng)永磁磁極直接面對(duì)空氣隙時(shí)，由于永磁體的磁導(dǎo)率與空氣接永磁磁極直接面對(duì)空氣隙時(shí)，由于永磁體的磁導(dǎo)率與空氣接近，所產(chǎn)生的磁密近，所產(chǎn)生的磁密 也近似為三角波。也近似為三角波。)(0 xB)(xBq)(xFq 當(dāng)磁路不飽和時(shí)，負(fù)載合當(dāng)磁路不飽和時(shí)，負(fù)載合成磁場(chǎng)成磁場(chǎng) 為為 和和 之和?？梢钥闯?，電樞磁動(dòng)勢(shì)之和。可以看出，電樞磁動(dòng)勢(shì)使

43、一半極面下的磁通增強(qiáng)，而使一半極面下的磁通增強(qiáng)，而使另一半極面下的磁通削弱，使另一半極面下的磁通削弱，每極磁通不變。當(dāng)磁路飽和時(shí)，每極磁通不變。當(dāng)磁路飽和時(shí)，一半極面下所增加的磁通要比一半極面下所增加的磁通要比另一半極面下減少的磁通略少，另一半極面下減少的磁通略少，每極磁通略有減小，最大去磁每極磁通略有減小，最大去磁發(fā)生在后極尖。當(dāng)無(wú)極靴時(shí)，發(fā)生在后極尖。當(dāng)無(wú)極靴時(shí)，)(0 xB)(xBq)(xB 若設(shè)計(jì)不當(dāng)，容易使永磁體產(chǎn)生不可逆退磁，需要進(jìn)行最大去若設(shè)計(jì)不當(dāng)，容易使永磁體產(chǎn)生不可逆退磁，需要進(jìn)行最大去磁工作點(diǎn)的校核。當(dāng)磁極有軟鐵極靴且足夠厚時(shí)，交軸電樞反磁工作點(diǎn)的校核。當(dāng)磁極有軟鐵極靴且足

44、夠厚時(shí)，交軸電樞反應(yīng)磁通經(jīng)極靴閉合，對(duì)永磁體基本上無(wú)影響，只對(duì)氣隙磁場(chǎng)有應(yīng)磁通經(jīng)極靴閉合，對(duì)永磁體基本上無(wú)影響，只對(duì)氣隙磁場(chǎng)有影響。影響。對(duì)無(wú)極靴的永磁直流電動(dòng)機(jī)對(duì)無(wú)極靴的永磁直流電動(dòng)機(jī),電樞反應(yīng)磁場(chǎng)要經(jīng)過(guò)磁導(dǎo)率電樞反應(yīng)磁場(chǎng)要經(jīng)過(guò)磁導(dǎo)率接近空氣的永磁體，對(duì)氣隙磁場(chǎng)的去磁效應(yīng)并不大接近空氣的永磁體，對(duì)氣隙磁場(chǎng)的去磁效應(yīng)并不大,而且準(zhǔn)確計(jì)而且準(zhǔn)確計(jì)算很困難算很困難,通常不予考慮。通常不予考慮。6.2.2 6.2.2 交軸交軸電樞反應(yīng)和直軸電樞反應(yīng)電樞反應(yīng)和直軸電樞反應(yīng) 當(dāng)電刷在幾何中性線上時(shí)，電樞反應(yīng)磁場(chǎng)的軸線與永磁磁場(chǎng)當(dāng)電刷在幾何中性線上時(shí)，電樞反應(yīng)磁場(chǎng)的軸線與永磁磁場(chǎng)的軸線正交，這樣的電樞反應(yīng)

45、稱為交軸電樞反應(yīng)。每極下的電樞的軸線正交，這樣的電樞反應(yīng)稱為交軸電樞反應(yīng)。每極下的電樞反應(yīng)磁動(dòng)勢(shì)為反應(yīng)磁動(dòng)勢(shì)為 式中，式中，A A 為電樞電負(fù)荷，為電樞電負(fù)荷， 為極距（為極距（cmcm）。）。 有時(shí)為改善換向，電刷從幾何中性線逆旋轉(zhuǎn)方向偏移一個(gè)角有時(shí)為改善換向，電刷從幾何中性線逆旋轉(zhuǎn)方向偏移一個(gè)角度度b b，電樞電流的分布隨之改變，從而使電樞磁場(chǎng)的軸線也隨電，電樞電流的分布隨之改變，從而使電樞磁場(chǎng)的軸線也隨電刷移動(dòng)。刷移動(dòng)。2 AFa 此時(shí)的電樞此時(shí)的電樞反應(yīng)可以看反應(yīng)可以看作兩個(gè)磁動(dòng)作兩個(gè)磁動(dòng)勢(shì)的疊加，勢(shì)的疊加，如右圖所示，如右圖所示，aIDNAaa2 如上頁(yè)圖所示，一個(gè)是如上頁(yè)圖所示，一

46、個(gè)是2 2 b b角度內(nèi)的導(dǎo)體所產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)，軸線角度內(nèi)的導(dǎo)體所產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)，軸線在直軸上，稱為直軸電樞反應(yīng)。其作用方向與永磁磁場(chǎng)相反，在直軸上，稱為直軸電樞反應(yīng)。其作用方向與永磁磁場(chǎng)相反，使主磁通減小，呈現(xiàn)去磁作用，其最大值為使主磁通減小，呈現(xiàn)去磁作用，其最大值為2 2 b b角度外的導(dǎo)體所產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)作用在交軸上，為交軸電樞反角度外的導(dǎo)體所產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)作用在交軸上，為交軸電樞反應(yīng)，其最大值為應(yīng)，其最大值為 在永磁直流電動(dòng)機(jī)中，為使電樞反應(yīng)起在永磁直流電動(dòng)機(jī)中，為使電樞反應(yīng)起助磁作用助磁作用以使電機(jī)以使電機(jī)有一定的復(fù)勵(lì)特性，有時(shí)有一定的復(fù)勵(lì)特性，有時(shí)順旋轉(zhuǎn)方向移動(dòng)電刷順旋轉(zhuǎn)方向移動(dòng)電刷。當(dāng)然

47、這會(huì)。當(dāng)然這會(huì)使換使換向變差向變差。 b b b bAFaFad 2)21(2 b b b b AFaFaq電刷順轉(zhuǎn)向偏移電刷順轉(zhuǎn)向偏移電刷逆轉(zhuǎn)向偏移電刷逆轉(zhuǎn)向偏移發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)交軸和直軸去磁交軸和直軸去磁交軸和直軸助磁交軸和直軸助磁電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)交軸和直軸助磁交軸和直軸助磁交軸和直軸去磁交軸和直軸去磁6.2.3 6.2.3 電樞反應(yīng)對(duì)電機(jī)運(yùn)行的影響電樞反應(yīng)對(duì)電機(jī)運(yùn)行的影響 電樞反應(yīng)對(duì)電機(jī)運(yùn)行的影響如下：電樞反應(yīng)對(duì)電機(jī)運(yùn)行的影響如下：（1 1）電樞反應(yīng)的去磁作用使每極磁通略有減小。）電樞反應(yīng)的去磁作用使每極磁通略有減小。（2 2）電樞反應(yīng)使極面下的磁密分布不均勻，從而各換向片間的）電樞反應(yīng)使極面下

48、的磁密分布不均勻，從而各換向片間的電動(dòng)勢(shì)分布也不均勻。當(dāng)片間電動(dòng)勢(shì)過(guò)高時(shí)，可能會(huì)使換向片電動(dòng)勢(shì)分布也不均勻。當(dāng)片間電動(dòng)勢(shì)過(guò)高時(shí)，可能會(huì)使換向片間的絕緣產(chǎn)生表面放電，稱為電位差火花。在嚴(yán)重的情況下，間的絕緣產(chǎn)生表面放電，稱為電位差火花。在嚴(yán)重的情況下，電刷下由于換向引起的換向火花與電位差火花匯合在一起，在電刷下由于換向引起的換向火花與電位差火花匯合在一起，在正負(fù)電刷之間形成環(huán)火，導(dǎo)致電樞燒毀。正負(fù)電刷之間形成環(huán)火，導(dǎo)致電樞燒毀。（3 3）氣隙磁場(chǎng)發(fā)生畸變，幾何中性線處的磁密不為零，影響換）氣隙磁場(chǎng)發(fā)生畸變，幾何中性線處的磁密不為零，影響換向。向。6.2.4 6.2.4 少槽永磁直流電動(dòng)機(jī)少槽永磁

49、直流電動(dòng)機(jī)電樞反應(yīng)的特點(diǎn)電樞反應(yīng)的特點(diǎn) 少槽電動(dòng)機(jī)由于槽數(shù)少，一條支路只有少槽電動(dòng)機(jī)由于槽數(shù)少，一條支路只有1 1、2 2個(gè)線圈，線圈個(gè)線圈，線圈節(jié)距明顯小于極距，這使得少槽永磁直流電動(dòng)機(jī)的電樞反應(yīng)有節(jié)距明顯小于極距，這使得少槽永磁直流電動(dòng)機(jī)的電樞反應(yīng)有許多特點(diǎn)。許多特點(diǎn)。 右圖右圖為在盒式為在盒式錄音機(jī)、錄音機(jī)、電動(dòng)剃須電動(dòng)剃須刀、玩具刀、玩具等小型器等小型器具中得到具中得到廣泛應(yīng)用廣泛應(yīng)用的三槽電的三槽電動(dòng)機(jī)機(jī)構(gòu)動(dòng)機(jī)機(jī)構(gòu)示意圖。示意圖。 上頁(yè)圖中，定子機(jī)殼一般用鋼板拉伸而成，內(nèi)裝有圓筒形上頁(yè)圖中，定子機(jī)殼一般用鋼板拉伸而成，內(nèi)裝有圓筒形或瓦片形永磁磁極；轉(zhuǎn)子鐵心用硅鋼片或無(wú)硅片疊成，有三個(gè)

50、或瓦片形永磁磁極；轉(zhuǎn)子鐵心用硅鋼片或無(wú)硅片疊成，有三個(gè)槽和三個(gè)齒。電樞繞組共有三個(gè)線圈分別繞在三個(gè)齒上，每個(gè)槽和三個(gè)齒。電樞繞組共有三個(gè)線圈分別繞在三個(gè)齒上，每個(gè)線圈有兩個(gè)引出頭，在多數(shù)情況下采用線圈有兩個(gè)引出頭，在多數(shù)情況下采用圖圖a a所示的三角形聯(lián)接方所示的三角形聯(lián)接方式，即三角形的頂點(diǎn)分別與三個(gè)換向片相連接，并通過(guò)電刷與式，即三角形的頂點(diǎn)分別與三個(gè)換向片相連接，并通過(guò)電刷與電源相連。在電壓較高時(shí)，也可連成星形聯(lián)結(jié)，即三個(gè)引出線電源相連。在電壓較高時(shí)，也可連成星形聯(lián)結(jié)，即三個(gè)引出線分別接到換向片上，而另外三個(gè)引出線相互連接，形成星形的分別接到換向片上，而另外三個(gè)引出線相互連接，形成星形的

51、中點(diǎn)，如中點(diǎn)，如圖圖b b所示。所示。 為了考慮線圈短距的影響，在計(jì)算少槽電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)為了考慮線圈短距的影響，在計(jì)算少槽電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩時(shí)都要引入短距因數(shù)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩時(shí)都要引入短距因數(shù)式中，式中， 少槽永磁直流電動(dòng)機(jī)的線圈節(jié)距。少槽永磁直流電動(dòng)機(jī)的線圈節(jié)距。pK)2sin(1 yKp 1y 一般多槽永磁直流電動(dòng)機(jī)電樞磁動(dòng)勢(shì)的軸線在空間是固定一般多槽永磁直流電動(dòng)機(jī)電樞磁動(dòng)勢(shì)的軸線在空間是固定不動(dòng)的，當(dāng)電刷位于幾何中性線時(shí)，電樞磁動(dòng)勢(shì)軸線將始終處不動(dòng)的，當(dāng)電刷位于幾何中性線時(shí)，電樞磁動(dòng)勢(shì)軸線將始終處于交軸方向。少槽電機(jī)則不然，其電樞磁動(dòng)勢(shì)軸線將隨著轉(zhuǎn)子于交軸方向。少槽電機(jī)則不然，其

52、電樞磁動(dòng)勢(shì)軸線將隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)在一定范圍內(nèi)擺動(dòng)。下面以三槽電動(dòng)機(jī)為例加以分析說(shuō)的轉(zhuǎn)動(dòng)在一定范圍內(nèi)擺動(dòng)。下面以三槽電動(dòng)機(jī)為例加以分析說(shuō)明。明。 一般情況下三槽電動(dòng)機(jī)有兩條支路，一條支路只有一個(gè)線一般情況下三槽電動(dòng)機(jī)有兩條支路，一條支路只有一個(gè)線圈。而另一條支路有兩個(gè)線圈。下頁(yè)和下下頁(yè)圖示出了三槽電圈。而另一條支路有兩個(gè)線圈。下頁(yè)和下下頁(yè)圖示出了三槽電動(dòng)機(jī)電樞磁動(dòng)勢(shì)當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到不同位置時(shí)的變化情況。動(dòng)機(jī)電樞磁動(dòng)勢(shì)當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到不同位置時(shí)的變化情況。 對(duì)于對(duì)于圖圖a a，齒，齒1 1剛從磁極軸線轉(zhuǎn)過(guò)一點(diǎn)點(diǎn)位置，亦即線圈剛從磁極軸線轉(zhuǎn)過(guò)一點(diǎn)點(diǎn)位置，亦即線圈1 1剛剛結(jié)束換向。這時(shí)線圈結(jié)束換向。這時(shí)線圈1 1

53、和和2 2屬于一條支路，線圈屬于一條支路，線圈3 3為另一條支路，為另一條支路，假設(shè)前一支路電流約為后一支路電流的一半，三個(gè)線圈產(chǎn)生的假設(shè)前一支路電流約為后一支路電流的一半，三個(gè)線圈產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)磁動(dòng)勢(shì) 及合成磁動(dòng)勢(shì)及合成磁動(dòng)勢(shì) 大體如大體如圖圖a a所示，所示， 在偏離在偏離q q軸軸3030的方向上。的方向上。321、F、FFaFaF 隨著轉(zhuǎn)子的隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)， 軸線亦軸線亦隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)子隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)轉(zhuǎn)過(guò)30 30 ， 亦轉(zhuǎn)過(guò)亦轉(zhuǎn)過(guò)30 30 到到q q軸位置（見(jiàn)軸位置（見(jiàn)圖圖b b）。）。aFaF 轉(zhuǎn)子再轉(zhuǎn)過(guò)轉(zhuǎn)子再轉(zhuǎn)過(guò)30 30 ， 轉(zhuǎn)到離轉(zhuǎn)到離q q軸另一側(cè)軸另一側(cè)30 30

54、 的方向（見(jiàn)的方向（見(jiàn)圖圖c c）, ,此時(shí)線圈此時(shí)線圈2 2開始換開始換向，當(dāng)其換向結(jié)向，當(dāng)其換向結(jié)束時(shí)，線圈束時(shí)，線圈2 2的電的電流反向，線圈流反向，線圈2 2、3 3為一條支路，線為一條支路，線圈圈1 1為另一條支路，為另一條支路，這時(shí)這時(shí) 及及 大體如大體如圖圖d d所所示，示， 軸線位置軸線位置與與圖圖a a相同。相同。aFaF321、F、FFaF 由上述分析可知，少槽永磁直流電動(dòng)機(jī)的電樞磁動(dòng)勢(shì)由上述分析可知，少槽永磁直流電動(dòng)機(jī)的電樞磁動(dòng)勢(shì) 在在q q軸左右擺動(dòng)，擺動(dòng)的角度軸左右擺動(dòng)，擺動(dòng)的角度 就是相鄰二次換向時(shí)轉(zhuǎn)子就是相鄰二次換向時(shí)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)的角度，其平均方向是轉(zhuǎn)過(guò)的角度，其平均

55、方向是q q軸。軸。式中，式中，KK換向片數(shù)。換向片數(shù)。電樞磁動(dòng)勢(shì)同樣可以分成交軸和直軸分量。直軸交變磁動(dòng)電樞磁動(dòng)勢(shì)同樣可以分成交軸和直軸分量。直軸交變磁動(dòng)勢(shì)的幅值（勢(shì)的幅值（A/A/極）為極）為 直軸交變電樞磁動(dòng)勢(shì)與一般直軸電樞磁動(dòng)勢(shì)一樣，對(duì)直軸交變電樞磁動(dòng)勢(shì)與一般直軸電樞磁動(dòng)勢(shì)一樣，對(duì)主磁場(chǎng)起增磁或去磁作用。主磁場(chǎng)起增磁或去磁作用。aFa )(2360為為奇奇數(shù)數(shù)KKa )(360為為偶偶數(shù)數(shù)KKa 2sin2aaadKADF 6.2.5 6.2.5 電樞反應(yīng)最大去磁時(shí)永磁體工作點(diǎn)的校核電樞反應(yīng)最大去磁時(shí)永磁體工作點(diǎn)的校核 如前所述，若電樞電流很大，容易使永磁直流電動(dòng)機(jī)后極如前所述，若電樞電流很大，容易使永磁直流電動(dòng)機(jī)后極尖的永磁體發(fā)生不可逆退磁，需要校核出現(xiàn)最大電流時(shí)后極尖尖的永磁體發(fā)生不可逆退磁，需要校核出現(xiàn)最大電流時(shí)后極尖永磁體的工作點(diǎn)，確保其在永磁體退磁曲線拐點(diǎn)以上。首先需永磁體的工作點(diǎn)，確保其在永磁體退磁曲線拐點(diǎn)以上。首先需要計(jì)算可能出現(xiàn)的最大電流。在永磁直流電動(dòng)機(jī)中，最大電流要計(jì)算可能出現(xiàn)的最大電流。在永磁直流電動(dòng)機(jī)中，最大電流與電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)有關(guān)。與電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)有關(guān)。 當(dāng)電動(dòng)機(jī)滿壓起動(dòng)時(shí)，在當(dāng)電動(dòng)機(jī)滿壓起動(dòng)時(shí)，