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一文看懂电机所有大学问，从原理、分类到应用

揭晓时间：2018-02-03 00:00

电念头(Motors)是把电能转换成机械能的一种装备。它是使用通电线圈(也就是定子绕组)爆发旋转磁场并作用于转子鼠笼式式闭合铝框形成磁电动力旋转扭矩。电念头按使用电源差别分为直流电念头和交流电念头，电力系统中的电念头大部分是交流电机，可以是同步电机或者是异步电机(电机定子磁场转速与转子旋转转速不坚持同步速)。电念头主要由定子与转子组成，通电导线在磁场中受力运动的偏向跟电流偏向和磁感线(磁场偏向)偏向有关。电念头事情原理是磁场对电流受力的作用，使电念头转动。

三相异步电念头

三相异步电念头的结构，由定子、转子和其它附件组成。

(一)定子(静止部分)

1、定子铁心

作用：电机磁路的一部分，并在其上安排定子绕组。

结构：定子铁心一样平常由0.35～0.5毫米厚外貌具有绝缘层的硅钢片冲制、叠压而成，在铁心的内圆冲有匀称漫衍的槽，用以嵌放定子绕组。

定子铁心槽型有以下几种：

半缄口型槽：电念头的效率和功率因数较高，但绕组嵌线和绝缘都较难题。一样平常用于小型低压电机中。

半启齿型槽：可嵌放成型绕组，一样平常用于大型、中型低压电机。所谓成型绕组即绕组可事先经由绝缘处置惩罚后再放入槽内。

启齿型槽：用以嵌放成型绕组，绝缘要领利便，主要用在高压电机中。

2、定子绕组

作用：是电念头的电路部分，通入三相交流电，爆发旋转磁场。

结构：由三个在空间互隔120°电角度、队称排列的结构完全相同绕组毗连而成，这些绕组的各个线圈按一定纪律划分嵌放在定子各槽内。

定子绕组的主要绝缘项目有以下三种：(包管绕组的各导电部分与铁心间的可靠绝缘以及绕组自己间的可靠绝缘)。

(1)对地绝缘：定子绕组整体与定子铁心间的绝缘。

(2)相间绝缘：各相定子绕组间的绝缘。

(3)匝间绝缘：每相定子绕组各线匝间的绝缘。

电念头接线盒内的接线：

电念头接线盒内都有一块接线板，三相绕组的六个线头排成上下两排，并划定上排三个接线桩自左至右排列的编号为1(U1)、2(V1)、3(W1)，下排三个接线桩自左至右排列的编号为6(W2)、4(U2)、5(V2)，.将三相绕组接成星形接法或三角形接法。凡制造和维修时均应按这个序号排列。

3、机座

作用：牢靠定子铁心与前后端盖以支持转子，并起防护、散热等作用。

结构：机座通常为铸铁件，大型异步电念头机座一样平常用钢板焊成，微型电念头的机座接纳铸铝件。关闭式电机的机座外面有散热筋以增添散热面积，防护式电机的机座两头端盖开有透风孔，使电念头内外的空气可直接对流，以利于散热。

(二)转子(旋转部分)

1、三相异步电念头的转子铁心：

作用：作为电机磁路的一部分以及在铁心槽内安排转子绕组。

结构：所用质料与定子一样，由0.5毫米厚的硅钢片冲制、叠压而成，硅钢片外圆冲有匀称漫衍的孔，用来安顿转子绕组。通常用定子铁心冲落伍的硅钢片内圆来冲制转子铁心。一样平常小型异步电念头的转子铁心直接压装在转轴上，大、中型异步电念头(转子直径在300～400毫米以上)的转子铁心则借助与转子支架压在转轴上。

2、三相异步电念头的转子绕组

作用：切割定子旋转磁场爆发感应电动势及电流，并形成电磁转矩而使电念头旋转。

结构：分为鼠笼式转子和绕线式转子。

(1)鼠笼式转子：转子绕组由插入转子槽中的多根导条和两个环行的端环组成。若去掉转子铁心，整个绕组的形状像一个鼠笼，故称笼型绕组。小型笼型电念头接纳铸铝转子绕组，关于100KW以上的电念头接纳铜条和铜端环焊接而成。

(2)绕线式转子：绕线转子绕组与定子绕组相似，也是一个对称的三相绕组，一样平常接成星形，三个出线头接到转轴的三个集流环上，再通过电刷与外电路联接。

特点：结构较重大，故绕线式电念头的应用不如鼠笼式电念头普遍。但通过集流环和电刷在转子绕组回路中串入附加电阻等元件，用以改善异步电念头的起、制动性能及调速性能，故在要求一定规模内举行平滑调速的装备，如吊车、电梯、空气压缩机等上面接纳。

(三)相异步电念头的其它附件

1、端盖：支持作用。

2、轴承：毗连转动部分与不动部分。

3、轴承端盖：�；ぶ岢�。

4、电扇：冷却电念头。

直流电念头

直流电念头接纳八角形全叠片结构，不但空间使用率高，并且当接纳静止整流器供电时，能遭受脉动电流和快速的负载电流转变。直流电念头一样平常不带串励绕组，适用于需要正、反转的自动控制手艺中。凭证用户需要也可以制成带串励绕组。中心高100～280mm的电念头无赔偿绕组，但中心高250mm、280mm的电念头凭证详细情形和需要可以制成带赔偿绕组，中心高315～450mm的电念头带有赔偿绕组。中心高500～710mm的电念头形状装置尺寸及手艺要求均切合IEC国际标准，电机的机械尺寸公差切合ISO国际标准。

直流电念头的事情原理：

在图中，线圈连着换向片，换向片牢靠于转轴上，随电机轴一起旋转，换向片之间及换向片与转轴之间均相互绝缘，它们组成的整体称为换向器。电刷A、B在空间上牢靠不动。

在电机的两电刷端加上直流电压，由于电刷和换向器的作用将电能引入电枢线圈中，并包管了统一个极下线圈边中的电流始终是一个偏向，继而包管了该极下线圈边所受的电磁力偏向稳固，包管了电动性能一连地旋转，以实现将电能转换成机械能以拖动生产机械，这就是直流电念头的事情原理。注重：每个线圈边中的电流偏向是交变的。

2、直流发电机的事情原理：

当用原念头拖动电枢逆时针偏向旋转，线圈边将切割磁力线感应出电势，电势偏向可据右手定章确定。由于电枢一连旋转，线圈边ab、cd将交替地切割N极、S极下的磁力线，每个线圈边和整个线圈中的感应电动势的偏向是交变的，线圈内的感应电动势是交变电动势，但由于电刷和换向器的作用，使流过负载的电流是单偏向的直流电流，这一直流电流一样平常是脉动的。

一、电机的拆卸

拆卸电机之前应首先拔开电机与控制器的引线，此时一定要纪录下电机引线颜色与控制器引线颜色的逐一对应关系。翻开电机端盖之前应先清洁操作园地，以避免杂物被吸在电机内的磁钢上。做好端盖与轮毂相对位置的标记。注重：一定要按对角顺序松动螺钉，以免电机外壳变形。电机转子与定子的径向间隙叫气隙(空气间隙)，一样平常电机的气隙在0.25-0.8mm之间。当拆卸完电机扫除了电机故障之后，一定要按原来的端盖记号举行装配，这样可以避免二次装配后的扫膛征象。

二、电机内齿轮的润滑

若是有刷有齿轮毂电机与无刷有齿轮毂电机运行的噪音最先变大，或者替换了电机内的齿轮，应将齿轮所有齿面涂满润滑脂，一样平常使用3号润滑脂或厂家指定的润滑油。

三、电机的组装

在组装有刷电机之前，请检查刷握内里弹簧的弹性，检查碳刷与刷握是否有碰擦，检查碳刷在刷握里是否能抵达最大行程，注重碳刷与换相器的准确定位，以免卡坏碳刷或刷握。

装置电机的时间，首先应整理电机部件外貌的杂质，以免影响电机的正常运转，并且一定要将轮毂体牢靠结实，以免装置时由于受磁钢的强力吸引，造成部件相互撞击、损坏。检测36V正常，控制器输出5V、12V正常，电念头电阻正常。把电念头直接毗连到36V电池上，电念头运转正常。

四、接线要领

由于换向方法纷歧样，有刷电机和无刷电机不但内部结构纷歧样，并且在接线方法上的区别也很是大。

1、有刷电机的接线要领。有刷电机一样平常有正负两根引线。一样平常红线是电机正极，黑线是电机负极。若是将正负极交流接线，只是会使电机反转，一样平常不会损坏电机。

2、无刷电机相角的判断。无刷电机的相角是无刷电机的相位代数角的简称，指无刷电机各线圈在一个通电周期内里线圈内部电流偏向改变的角度。电动车用无刷电机常见的相位代数角有120°与60°两种。

视察霍耳元件装置空间位置判断无刷电机的相角， 120°和60°两种相角电机的霍耳元件装置空间位置纷歧样。

丈量霍耳真值信号判断无刷电机的相角

需要先说明一下的是什么叫无刷电机的磁拉力角。无刷电机的磁钢数目一样平常是12片、16片或18片，其对应的定子槽数是36槽、48槽或54槽。电机在静止状态时，转子磁钢的磁力线有沿磁阻最小偏向行走的特征，因此转子磁钢所停留的位置恰恰为定子槽凸极的位置。磁钢不会停在定子槽心的位置，这样转子与定子的相对位置只有36种、48种或54种这有限的几个位置。因此无刷电机的最小磁拉力角就是360/36°、360/48°或360/54°。

无刷电机的霍耳元件有5根引线，划分是霍耳元件的公共电源正极、公共电源负极、A相霍耳输出、B相霍耳输出和C相霍耳输出。我们可以使用无刷控制器(60°或120°)的5根霍耳引线，将无刷电机霍耳元件引线的正负电源接好，将其余A、B、C三个相位传感器的引线，恣意接在控制器霍耳信号引线的引线上。接通控制器电源，由控制器给霍耳元件供电，就可以检测到无刷电机的相角了。要领如下：用万用表的+20V直流电压挡，并将黑表笔接地线，红表笔划分丈量三个引线的电压情形，纪录下3根引线的崎岖电压。稍微转动电机，让电机转过一个最小磁拉力角度，再次丈量并纪录下3根引线的崎岖电压，云云丈量纪录6次。我们用1体现高电位，用0体现低电位，那么——

若是是60°无刷电机，一连转动6个最小磁拉力角度，则丈量出的霍耳真值信号应该是：100、110、111、011、001、000。调解三个霍耳元件引线的引脚顺序，让真值的信号严酷凭证上面的真值顺序转变，这样关于60°无刷电机的A、B、C三个相位就判断出来了。

若是是120°无刷电机，一连转动6个最小磁拉力角度，丈量出的霍耳真值信号应该是凭证100、110、010、011、001、101的纪律转变，这样霍耳元件引线的通电相序就判断出来了。

若是想快速测出无刷电机是60°照旧120°，用万用表的+20V直流电压挡，并将黑表笔接地线，红表笔划分丈量三个引线的电压，泛起三根线都有电压或都无电压时就确定是60°电机，不然就是120°

3、无刷电机的接线要领。

无刷电机的线圈引线有3根，霍耳引线有5根，这8根引线必需和控制器响应引线逐一对应，不然电机不可正常转动。

一样平常讲来，60°和120°相角的无刷电机，需要由与之相对应的60°和120°相角的无刷电机控制器来驱动，两种相角的控制器不可直接交流。60°相角的无刷电机与60°相角控制器相连的8根线的准确接线有两种，一种正转，一种反转。

由于关于120°相角的无刷电机，通过调解线圈引线的相序和霍耳引线的相序，电机与控制器相连的8根线的准确接线可以有6种，其中3种接法电机正转，另外3种接法电机反转。

若是无刷电机反转，批注无刷控制器与无刷电机的相角是匹配的，我们可以这样来调解电机的转向：将无刷电机与无刷控制器的霍耳引线的A、C交流接线;同时将无刷电机与无刷控制器的主相线A、B交流接线。电动自行车概略可分三种。 1，直流轮毂电机，即有刷电机，两根引出线，外接PWM控制器。 2，交流轮毂电机，有带霍尔和不带霍尔传感的，三根引线以上，外接变频控制器。3，直流无刷轮毂电机，内含电子换向器，两根引出线。外接PWM控制器。一定要分清，不要被混淆。