電機基本原理和結構.ppt

電機基本原理和結構,EngineeringDepartmentOct.15.2003,什么是電機,电机是一种能量转换器，把机械能转换成电能的就称之为发电机,反之,把电能转换成机械能的称之为电动机。本公司生产的电机是将电能转换成机械能的电动机。,電機簡單分類,按照大小分大型電機，中型電機，小型電機，微型電機。小型以及微型電機有時又稱爲分馬力電機。按照工作原理分同步電機，異步電機，直流電機等。按照電源驅動分類三相交流電機，單相交流電機，直流電機，交直流兩用電機（又稱通用電機）按照電機使用領域來分驅動電機和控制電機等等。,電機簡單分類（續）,本公司生產的電機主要有三類﹕永磁直流電機（D系列）串激式交直流兩用電機（U系列以及衍生的V系列）感應電機（S系列和I系列）全部屬於小型和微型驅動類型单向電機。,电机旋转的原理,电机旋转原理基于电磁力定律电磁感应定律。,电机旋转的原理---续1,电磁力定律当电流通过磁场中的导体时，导体会受到电磁力的作用而移动，移动的方向可由左手法则来判定。,磁力线指向手心，伸直四指指向电流方向，垂直的拇指指向电磁力方向。,电机旋转的原理---续2,电磁感应定律在磁场中，导体做切割磁力线运动时，导体内会产生感应电动势，该电势的方向由右手法则确定。,手心迎着磁通，垂直的拇指指向导线运动方向，平行四指指向感应电势方向。,電機結構三大部分,機械結構旋轉及支撐電磁系統導電及能量轉換絕緣系統分隔導電部分和不導電部分,機械結構,电机機械結構的基本組成主要由定子，转子，前、后罩端盖及通风冷却系統组成。电机靜止部分稱為定子,轉動部分稱為轉子,在定子和轉子之間的空隙叫氣隙。氣隙很小﹐但磁場能量主要集中在氣隙內。,機械結構---續1,,气隙对电机性能影响较大，气隙小，可减少电机励磁安匝及损耗。但气隙过小，气隙谐波磁场增大，电机杂散损耗及电磁噪音增加；同时，过小的气隙，会由于机械和电磁的原因，对运行可靠性带来一定影响。,機械結構---續2,定子---由定子铁芯和绕组组成,作用是产生励磁磁通,导磁及支撑前后罩。转子---由转子铁芯，轴，电枢绕组及换向器组成，其作用是保证并产生连续的电磁力矩，通过轴輸出机械能。,機械結構---續3,前、后罩---担负着支承转子旋转和固定转子与定子的装配关系的作用。其结构和尺寸要根据通风系统，绕组对地绝缘，轴承结构，碳刷和碳刷盒﹐安装等因素综合设计，同时要考虑强度和刚度。,機械結構---續4,电机的通风冷却系統電機在運行過程中必然會有一部分能量轉化成熱能﹐熱能又會使電機的溫度上升﹐當溫度上升到一定程度就會發生絕緣破壞﹐繞組以及換向器碳刷燒壞﹐等一系列問題導致電機的損壞。通风冷却系統，主要包括风路和风扇。应使电机的发热和散热协调平衡，有足够的冷却气流通过电机。,電磁系統,電磁系統主要包括定轉子繞組，以及外圍的驅動控制綫路，包括EMC限波線路等。電氣部分還包括產生電磁轉換過程的定轉子芯片。,絕緣系統,絕緣就是防止电流向不希望的方向流动及隔离导電和不導電的部分（如導線和鐵心）或隔离不同电位的导体（如匝間﹐層間等）。絕緣材料一般指電阻系數在109Ω‧cm以上的材料。经验表明，在电机出现的事故中，多数是由于绝缘破坏造成的，正确选用绝缘材料是电机设计中重要的一环。絕緣系統所有絕緣材料聚合在一起所產生的一個完整的獨立的體系。,永磁直流电机基本結構,中定子組件英StatorAssembly代號STA,中轉子組件英RotorAssembly代號AMA,中罩組件英BracketAssembly代號BKA,,永磁直流电机,永磁直流电动机由磁石建立恒定激磁磁场，通過碳刷和換向器的換向作用﹐實現外部電路的直流電與電樞繞組內部交流電之間的轉換﹐借助靜止氣隙磁場實現電樞繞組中交流電與轉軸上恆定力矩的相互變換﹐從而使電機旋转起来。,交直流两用电机電機基本結構,中定子組件英StatorAssembly代號STA,中轉子組件英RotorAssembly代號AMA,中罩組件英BracketAssembly代號BKA,交直流两用电机,這種電機與永磁直流電機的原理很接近﹐只是交直流兩用電機的激磁磁场由定子铁心和套在它上面的激磁绕组（定子线圈）建立。激磁绕组与电枢绕组串联，激磁电流与电枢电流相同﹐激磁磁場和電樞電流的方向同時隨電源極性的改變而改變﹐作用在轉子上的電磁轉矩和方向始終不便﹐從而實現交直流兩用。,激磁磁場和電樞電流的方向同時隨電源極性的改變而改變。,交直流两用电机---續1,電機測試,測功曲線,当扭力矩为1.0kg.cm时，转速为12000rpm，电流为2.4A，输入功率为270W，输出功率为120W，效率为46。,,中定子組件英StatorAssembly代號STA,中鑄鋁轉子組件英CastRotorAssembly代號CRA,中罩組件英BracketAssembly代號BKA,感應電機基本結構,感应电动机基本原理,定子由铁心和嵌在槽内的绕组组成，其功能是产生激磁磁势，并在气隙中形成旋转磁场转子由铁心和鼠笼导条组成，鼠笼导条就是转子绕组的导体，其功能是当它切割气隙旋转磁场时产生感应电动势，电流和电磁转矩，实现电能和机械能的转换。,感应电动机基本原理---續1,由於有旋轉的磁場,在轉子導體中產生了感應電流,而載流導體就是鑄鋁轉子導条在磁場中又受到電磁力的作用,於是使轉子轉動。,電機測試,測功曲線,当扭力矩为300g.cm时，转速为3050rpm，电流为0.084A，输入功率为45W，输出功率为9.5W，效率为20。,,噪音測試,,顯示不同頻率下的噪音值，總噪音之可看此處。,電機測試---續,絕緣系統---绝缘材料,絕緣材料在電機結構與制造中占有极重要的地位﹐這是由于實際采用的大部分絕緣材料為有機材料﹐耐熱性和壽命遠比導線﹐鐵心等低很多。因此﹐絕緣材料直接影響并決定著電機允許溫升和使用壽命。另一方面﹐絕緣材料是電機所用材料中比較貴重的材料之一﹐所以又直接影響著電機的質量和成本。,絕緣系統,絕緣结构整台电机的各种绝缘材料在耐热等级，电气和机械性能等方面互相适应的结构组成就叫绝缘结构。功能良好的绝缘结构并不等于绝缘材料的随意组合﹐而要在绝缘材料基本性能和工艺性能通过后，还必须进行绝缘结构的功能性模拟试验。本公司的绝缘结构文件E182655,絕緣系統---绝缘等级,按照耐熱程度的不同﹐將絕緣材料分成不同的等級就叫絕緣等級。,絕緣系統---绝缘零件,定子槽紙﹐原子線﹐膠通﹐纖維通﹐膠紙﹐絕緣漆﹔轉子槽紙﹐風車骨﹐快巴條﹐電木通﹐絕緣漆﹔碳套支架﹔等等。,THEEND,