直流电机发展历史
1 发展历史
直流马达(directcurrent,DCmotor)可以说是最早发明能将电力转换为机械功率的电动机，它可追溯到Michael Faraday所发明的碟型马达。法拉第(Faraday)的原始设计其后经由迅速的改良，到了1880年代已成为主要的电力机械能转换装置，但之后由于交流电的发展，而发明了感应马达与同步马达，直流马达的重要性亦随之降低。直到约1960年，由于SCR （单向可控硅）的发明、磁铁材料、碳刷、绝缘材料的改良，以及变速控制的需求日益增加，再加上工业自动化的发展，直流马达驱动系统再次得到了发展的契机，到了1980年直流伺服驱动系统成为自动化工业与精密加工的关键技术。
扭矩与功率
将力施于一可旋转之连杆，则此连杆将会旋转，扭矩即为造成此一旋转运动之力，定义为：
(2.1)
(2.2)
(2.3)
如果扭矩固定不变，则
图2.1扭矩(torque)、功(work)与功率(power)牛顿定律(Newton's Law)
磁场之产生
在变压器、马达与发电机的运作过程中，能量常由一种型式转换为另一种型式，这种转换过程的基本机制即在于电磁场(electro-mechanical field)。
电场的变化在适当的情况下将造成感应的磁场，反之亦然，因而在电磁的交互作用中达到能量转换的目的。一个变化的磁场在其切割的线圈上将产生感应电压，这是变压器的基本工作原理。一根载有电流的导线如置于磁场中，则将感应一力施于其上，这是马达运转的基本原理。一根在磁场中移动的导线则将在导线上产生感应电压，这是发电机运转的基本原理。
安培定律
(2.4)
载有电流的导线会在其周围形成磁场，其关系即为(2.4)所示的安培定律，其中H为由净电流I net所造成的磁场强度(magneticfieldintensity)，单位为ampere-turns/meter。
(2.5)
其中H为磁场强度向量H的大小，由此可计算出H为
(2.6)
。
(2.7)
μ称之为导磁性材料的导磁率(permeability)。
真空的导磁率定义为μo其值为
(2.8)
其它的物质相对于真空的导磁率称之为相对导磁率(relative permeability)定义为
(2.9)
相对导磁率可用来评估一种导磁材料其磁化容易的成度，例如钢(steel)常用于马达的制造，其相对导磁率约介于2000～6000之间，这表示同样的电流，如果采用硅钢片作为铁心则较空心的线圈能产2000～6000倍的磁通量，空气的导磁率与真空几乎是相同的。
由于铁心的导磁率相当高，因此在图2.2中的磁力线绝大部份均在铁心之内，祗有极小部份的漏磁通(leakage flux)流失于周围的空气中。
如图2.2所示之铁心，其内部之磁通密度B为
(2.10)
在一指定面积内的磁量则可计算为
(2.11)
(2.12)
磁电路(Magnetic Circuit)
(2.13)
(2.14)
(2.15) 由(2.12)与(2.15)可知：
(2.16)
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马达通常藉由传动系统而带动所连接之负载，因此马达本身虽多以旋转的方式运动，但其负载则有可能旋转或平移或以其它方式运动，有时负载不祗一个，其运动速度也不一定相同。为了说明马达与负载的扭矩方程式，首先定义下列符号：
(4.1)
马达是否加速或减速则决定于是否T大于或小于T L。同样的，在需要快速反应的应用场合，因为需要高加速度，马达提供的加速扭矩不但要大，负载的旋转惯量也必须小，才能产生高的加速度。当马达的转速增加时，其动能1/2J m2亦随之增加，因此马达不仅须提供负载所需之能量，亦须提供增加速度所需之动能。
图
在某些应用中，在一段短的时间内，负载扭矩会超过马达所能提供的最大扭矩，则马达会减速，此时动态扭矩会协助马达扭矩保持原有之运动。在某些应用中如冲床，在很短的时间内负载需要很大的扭矩，但大部份的时间则几乎是无载，则可利用动态扭矩的特性选择一个较小额定值的马达。
1.
2.
3.
(4.2)
图4.2(b)中的T C与转速无关，称之为库仑磨擦(coulomb friction)。
图
(4.3)
由上述之分析可知，负载扭矩可表示为
(4.4)
(4.5)
图
图5.1所示为马达与驱动器在多象限操作的习惯表示法。由图5.1可看出马达与驱动器均有四个工作象限：
正向转动(forwardmotoring)
表
稳态平衡工作点
马达－负载驱动系统要能够稳定的保持在一个平衡的工作点，就是指在小的负载扰动下仍能回复到原有的工作点。平衡工作点的稳定性，可由稳态稳定度分析(steady-state stabilityanalysis)方法来分析马达─负载驱动系统的稳态转速－扭矩曲线。以下从小信号扰动理论(small signalperturbationtheory)的观点来探讨工作点的稳定性。
(5.1)
由扭矩方程式(5.1)可知
(5.2)
将(5.1)之平衡状况代入可得
(5.3)
假设此扰动很小，则在此平衡点附近的马达与负载的扭矩─转速曲线均可以直线近似，因此
(5.4)
其中dT/dωm与dT L/dωm分别是马达与负载的扭矩─转速曲线在平衡点(T Le,ωme)的斜率。
将(5.4)代入(5.3)则可得
(5.5)
(5.6)
(5.7)
根据上述之数学分析与物理诠释，可观察图5.2中各工作点的稳定性，其中实线为马达的扭矩─转速曲线，虚线则分别为负载扭矩T L1与T L2的扭矩－转速曲线。在B点，当速度增加时，
图
速度控制与多象限操作
图
高性能的马达转速控制有三项基本要求：
1.
2.
3.
驱动系统的速控范围，通常根据应用的需要而定，在某些应用，速控范围可从基速(base speed)到其10%之低速，在伺服系统的应用中，速控比（最高可控转速／最低可控转速）则可高达1000：1。
马达驱动器在变速的操作中，有三个主要的工作模式(mode)：
1.减速
2.反转
3.加速
图5.4(a)为减速时由工作点S1移至工作点S2之扭矩转速轨迹，由图中可看出首先以最大反向扭矩减速，但此时转速仍为ωm1，因此移至A点，其次由于受到最大输出功率的限制，因此延着双曲线滑至B点，而后顺着最大输出扭矩滑至C点，此时已减速至期望转速ωm2，而后扭
直流无刷电动机原理与技术应用
课程论文 课题名称：直流无刷电动机原理与技术应用专业 班级： 学生姓 名： 指导教师：
2013年6月3日直流无刷电动机原理与技术应用 一、直流无刷电动机与直流有刷电动机 直流有刷电机和无刷电机的区别是是否配置有常用的电刷-换向器。有刷直流电机的换向一直是通过石墨电刷与安装在转子上的环形换向器相接触来实现的。而直流无刷电机则通过霍尔传感器把转子位置反馈回控制电路，使其能够获知电机相位换向的准确时间。大多数无刷电机生产商生产的电机都具有三个霍尔效应定位传感器。由于无刷电机没有电刷，故也没有相关接口，因此更干净，噪声更小，事实上无需维护，寿命更长。 二、直流无刷电动机的结构及控制原理 1、直流无刷电动机的结构 直流无刷驱动器包括电源部及控制部：电源部提供三相电源给电机，控制部则依需求转换输入电源频率。电源部可以直接以直流电输入(一般为24V)或以交流电输入(110V/220 V)，如果输入是交流电就得先经转换器(converter)转成直流。不论是直流电输入或交流电输入要转入电机线圈前须先将直流电压由换流器
(inverter)转成3相电压来驱动电机。换流器(inverter)一般由6个功率晶体管(Q1～Q6)分为上臂(Q1、Q3、Q5)/下臂(Q2、Q4、Q6)连接电机作为控制流经电机线圈的开关。控制部则提供PWM(脉冲宽度调制)决定功率晶体管开关频度及换流器(inverter)换相的时机。直流无刷电机一般希望使用在当负载变动时速度可以稳定于设定值而不会变动太大的速度控制，所以电机内部装有能感应磁场的霍尔传感器(hall-sensor)，作为速度之闭回路控制，同时也作为相序控制的依据。但这只是用来做为速度控制并不能拿来作为定位控制。 2、控制原理 要让电机转动起来，首先控制部就必须根据hall-sensor感应到的电机转子目前所在位置，然后依照定子绕线决定开启(或关闭)换流器(inverter)中功率晶体管的顺序，inverter中之AH、BH、CH(这些称为上臂功率晶体管)及AL、BL、CL(这些称为下臂功率晶体管)，使电流依序流经电机线圈产生顺向(或逆向)旋转磁场，并与转子的磁铁相互作用，如此就能使电机顺时/逆时转动。当电机转子转动到hall-sensor感应出另一组信号的位置时，控制部又再开启下一组功率晶体管，如此循环电机就可以依同一方向继续转动直到控制部决定要电机转子停止则关闭功率晶体管(或只开下臂功率晶体管)；要电机转子反向则功率晶体管开启顺序相反。 基本上功率晶体管的开法可举例如下：AH、BL一组→AH、CL一组→BH、CL 一组→BH、AL一组→CH、AL一组→CH、BL一组，但绝不能开成AH、AL或BH、BL或CH、CL。此外因为电子零件总有开关的响应时间，所以功率晶体管在关与开的交错时间要将零件的响应时间考虑进去，否则当上臂(或下臂)尚未完全关闭，下臂(或上臂)就已开启，结果就造成上、下臂短路而使功率晶体管烧毁。 三、直流无刷电动机的应用 现在，由于市场需求的增长，面向3a(工业自动化、办公自动化、家庭自动化)，永磁无刷直流电动机的功率覆盖范围早已突破微电机功率界限，从瓦级到数十千瓦．主要应用领域包括： 1在计算机外围设备、办公自动化设备、数码电子消费品中的应用 从数量上说，这是无刷直流电动机应用最多的领域，其地位已不可取代。例如：数字打印机，软盘驱动器，硬盘驱动器，cd rom和dvdrom等光盘驱动器，传真机，复印机，磁带记录仪，电影摄影机，高保真录音机和电唱机等，它们主轴和附属运动的控制等都需要用到无刷直流电动机。无刷直流风机也在计算机外设、办公自动化设备以及其他自动化仪器设备中获得广泛应用大量挤占了原来交流异步风机的市场。目前，在it领域，例如软盘、硬盘和光盘驱动器、dvd和cd主轴驱动器使用的无刷直流电动机由于市场竞争，大规模生产，价格已经大大降低了。 2在工业驱动和伺服控制中的应用 同步型永磁交流伺服电动机的伺服控制器部分，除开关管脉宽调制功率电路
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1 发展历史 直流马达(directcurrent,DCmotor)可以说是最早发明能将电力转换为机械功率的电动机，它可追溯到Michael Faraday所发明的碟型马达。法拉第(Faraday)的原始设计其后经由迅速的改良，到了1880年代已成为主要的电力机械能转换装置，但之后由于交流电的发展，而发明了感应马达与同步马达，直流马达的重要性亦随之降低。直到约1960年，由于SCR （单向可控硅）的发明、磁铁材料、碳刷、绝缘材料的改良，以及变速控制的需求日益增加，再加上工业自动化的发展，直流马达驱动系统再次得到了发展的契机，到了1980年直流伺服驱动系统成为自动化工业与精密加工的关键技术。 扭矩与功率 将力施于一可旋转之连杆，则此连杆将会旋转，扭矩即为造成此一旋转运动之力，定义为： (2.1) (2.2) (2.3) 如果扭矩固定不变，则
图2.1扭矩(torque)、功(work)与功率(power)牛顿定律(Newton's Law)
磁场之产生 在变压器、马达与发电机的运作过程中，能量常由一种型式转换为另一种型式，这种转换过程的基本机制即在于电磁场(electro-mechanical field)。 电场的变化在适当的情况下将造成感应的磁场，反之亦然，因而在电磁的交互作用中达到能量转换的目的。一个变化的磁场在其切割的线圈上将产生感应电压，这是变压器的基本工作原理。一根载有电流的导线如置于磁场中，则将感应一力施于其上，这是马达运转的基本原理。一根在磁场中移动的导线则将在导线上产生感应电压，这是发电机运转的基本原理。
安培定律 (2.4) 载有电流的导线会在其周围形成磁场，其关系即为(2.4)所示的安培定律，其中H为由净电流I net所造成的磁场强度(magneticfieldintensity)，单位为ampere-turns/meter。 (2.5) 其中H为磁场强度向量H的大小，由此可计算出H为 (2.6) 。 (2.7) 称之为导磁性材料的导磁率(permeability)。
直流电机原理与控制方法
专业资料 电机简要学习手册 2015-2-3
一、直流电机原理与控制方法 1直流电机简介 直流电机（DM）是指能将直流电能转换成机械能（直流电动机）或将机械能转换成直流电能 （直流发电机）的旋转电机。 它是能实现直流电能和机械 能互相转换的电机。当它作电 动机运行时是直流电动机，将 电能转换为机械能；作发电机 运行时是直流发电机，将机械 能转换为电能。 直流电机由转子（电枢）、定子（励磁绕组或者永磁体）、换向器、电刷等部分构成，以其良好的调速性能以至于在矢量控制出现以前基本占据了电机控制领域的整座江山。但随着交流电机控制技术的发展，直流电机的弊端也逐渐显现，在很多领域都逐渐被交流电机所取代。但如今直流电机仍然占据着不可忽视的地位，广泛用于对调速要求较高的生产机械上，如轧钢机、电力牵引、挖掘机械、纺织机械，龙门刨床等等，所以对直流电机的了解和研究仍然意义重大。 2 直流电动机基本结构与工作原理 2.1 直流电机结构
如下图，是直流电机结构图，电枢绕组通过换向器流过直流电流与定子绕组磁场发生作用，产生转矩。定子按照励磁可分为直励，他励，复励。电枢产生的磁场会叠加在定子磁场上使得气隙主磁通产生一个偏角，称为电枢反应，通常加补偿绕组使磁通畸变得以修正。 2.2 直流电机工作原理 如图所示给两个电刷加上直流电源，如上图（a）所示，则有直流电流从电刷 A 流入，经过线圈abcd，从电刷 B 流出，根据电磁力定律，载流导体ab和 cd收到电磁力的作用， 其方向可由左手定则判 定，两段导体受到的力 形成了一个转矩，使得 转子逆时针转动。如果 转子转到如上图（b）所 示的位置，电刷 A 和换向片2接触，电刷 B 和换向片1接触，直流电流从电刷 A 流入，在线圈中的流动方向是dcba，从电刷 B 流出。 此时载流导体ab和cd受到电磁力的作用方向同样可由左手定
直流无刷风扇电机的优点及前景
直流无刷风扇电机的优 点及前景 公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]
直流无刷风扇电机的优点及前景 无刷直流电动机是一种没有机械换向器和电刷的直流电动机,它采用电子换向装置,从而克服了一般直流电机存在的有换向火花、可靠性差、噪声大、对无线电干扰等弱点。它既有一般直流电动机的机械特性和调节性,又具有调速范围宽、体积小、启动迅速、运行可靠、效率高、寿命长等优点。 汽车发动机冷却风扇无刷直流电机的优点及基本工作原理,对比分析了内、外转子结构的优缺点,不同转子结构的特点,定、转子铁心和永磁体材料的选择. 近年来,随着永磁新材料、微电子技术、自动控制技术以及电力电子技术的发展,永磁无刷直流电机得到了长足的发展.与传统冷却风扇永磁有刷直流电机相比,无刷电机不仅具有良好的调速与启动特性、控制性能好、运行平稳、应用场合广泛等优点,而且还具有寿命长、效率高、性能稳定、可靠性高、无换向火花、机械噪声低、机械磨损小、力辉电机发热量小等有刷电机无法比拟的优点。 针对无传感器直流无刷风扇电机开环控制的不稳定性和转速闭环控制的相位偏差，首先从直流无刷风扇电机的数学模型及反电势过零点检测方法出发，阐述了由外部PWM驱动的开环控制和转速闭环控制方法的不足，提出了一种新型的基于电流反馈的无传感器直流无刷风扇电机控制系统。最后借助软件进行了建模与仿真，验证了新型控制系统的可行性。
无刷直流电动机是采用半导体开关器件来实现电子换向的，即用电子开关器件代替传统的接触式换向器和电刷。它具有可靠性高、无换向火花、机械噪声低等优点，广泛应用于高档录音座、录像机、电子仪器及自动化办公设备中。 无刷直流电动机由永磁体转子、多极绕组定子、位置传感器等组成。位置传感按转子位置的变化，沿着一定次序对定子绕组的电流进行换流（即检测转子磁极相对定子绕组的位置，并在确定的位置处产生位置传感信号，经信号转换电路处理后去控制功率开关电路，按一定的逻辑关系进行绕组电流切换）。定子绕组的工作电压由位置传感器输出控制的电子开关电路提供。
交直流电动机的原理、历史、现状及发展趋势要点
电力拖动自动控制系统 课程综合训练 ——交、直流电动机调速技术历史、现状及发展趋势 ：王家琪16115746 班级：越崎学院11-3班
交直流电机调速技术历史、现状及发展趋势 王家琪 （中国矿业大学信息与电气工程学院，） 摘要：本文摘录了国外相关文献对电机调速技术发展的资料，并结合作者本人的本科学习经验整理收录，对于交直流电机调速技术的发展作了扼要的介绍，对于本科阶段理解与掌握电机拖动调速技术有着一定的帮助。 关键词：直流电机、交流电机、原理、调速技术、历史、现状、发展趋势 引言：人类社会发展的历史进程中，能源永远是人类赖以生存的物质基础，科学技术的进步更是和能源的获取变换利用紧密联系在一起。由于电能的生产和利用更涉及机械能与电能两种形态能量之间的转换，电机作为机电能量转换的设备所处位置关键，使得电机技术的发展直接关系到能源的有效变换和利用以及能源的开发和节约。而电机调速技术正是实现电机在工农业生产各领域展拳脚的前提保证。现代工业生产中有两种情况需要实现电机的速度控制： （1）满足运动及生产工艺要求。如对于电动车辆则要求低速恒转矩，高速恒功率；对于电梯机床纺织造纸等传动，特别是轧钢设备则要求正转反转电动制动四象限运行。这是高性能调速技术的应用场合。 （2）实现调速节能。主要针对拖动风机水泵的电机，过去电机恒速运行，依靠挡板或阀门调节风量或流量，致使大量能量耗费在挡板阀门上。采用调节速度方式调节流量时，电机输入功率大大减少，产生高达20%-30% 的节能效果。这是一般性能调速技术的重要应用场合。 一、直流电机调速技术 1.简介 按照电机类型的不同，电机的速度控制可区分为直流调速和交流调速。直流调速即对直流电动机的速度控制。由于直流电动机中产生转矩的两个要素-电枢电流和励磁磁通相互间没有耦合，并可通过相应电流分别控制，因此直流电动机调速时易获得良好的控制性能及快速的动态响应，在变速传动领域中过去一直占据主导地位。然而由于直流电机需要设置机械换向器和电刷，因此直流调速存在固有的结构性缺陷：机械换向器结构复杂，成本增加，同时机械强度低，电刷容易磨损，需要经常维护，影响运行可靠性。由于运行中电刷易产生火花，限制了使用场合，不能用于化工矿山炼油厂等有粉尘腐蚀易燃易爆物质或气体的恶劣环境。由于存在换向问题，难于制造大容量高转速及高电压直流电机，其极限容量与转速乘积被限制在1000000kw.r/min，使得目前3000r/min左右的高速直流电动机。最大容量只能达到（400-500）kw；低速直流电动机也只能到几千千瓦，远远不能适应现代工业生产向高速大容量化发展的需要。 直流电动机一般可分为电磁式和永磁式，电磁式电动机除了必须给电枢绕组外接直流电
关于成立年产xx台直流电动机公司可行性分析报告
关于成立年产xx台直流电动机公司 可行性分析报告 规划设计/投资分析/实施方案
报告摘要说明 直流电动机是将直流电能转换为机械能的电动机。因其良好的调速性 能而在电力拖动中得到广泛应用。直流电动机按励磁方式分为永磁、他励 和自励3类，其中自励又分为并励、串励和复励3种。 xxx科技发展公司由xxx有限责任公司（以下简称“A公司”）与xxx有限责任公司（以下简称“B公司”）共同出资成立，其中：A公 司出资1340.0万元，占公司股份74%；B公司出资470.0万元，占公 司股份26%。 xxx科技发展公司以直流电动机产业为核心，依托A公司的渠道资 源和B公司的行业经验，xxx科技发展公司将快速形成行业竞争力，通过3-5年的发展，成为区域内行业龙头，带动并促进全行业的发展。 xxx科技发展公司计划总投资17641.87万元，其中：固定资产投 资13505.97万元，占总投资的76.56%；流动资金4135.90万元，占总投资的23.44%。 根据规划，xxx科技发展公司正常经营年份可实现营业收入35929.00万元，总成本费用27472.45万元，税金及附加342.82万元，利润总额8456.55万元，利税总额9965.79万元，税后净利润6342.41万元，纳税总额3623.38万元，投资利润率47.93%，投资利税率
56.49%，投资回报率35.95%，全部投资回收期4.28年，提供就业职位649个。 电机（俗称“马达”）是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。在电路中用字母M（旧标准用D）表示。它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。发电机在电路中用字母G 表示。它的主要作用是利用机械能转化为电能，目前最常用的是，利用热能、水能等推动发电机转子来发电。
无刷直流电动机的发展现状
. .. 无刷直流电动机的发展现状 无刷直流电动机的发展现状：无刷电动机的诞生标志是1955年美国D．Harrison等人首次申请了用晶体管换相电路代替机械电刷的专利。而电子换相的无刷直流电动机真正进入实用阶段，是在1978年的MAC经典无刷直流电动机及其驱动器的推出。之后，国际上对无刷直流电动机进行了深入的研究，先后研制成方波无刷电机和正弦波直流无刷电机。20多年以来，随着永磁新材料、微电子技术、自动控制技术以及电力电子技术特别是大功率开关器件的发展，无刷电动机得到了长足的发展。无刷直流电动机已经不是专指具有电子换相的直流电机，而是泛指具有有刷直流电动机外部特性的电子换相电机。 直流电动机以其优良的转矩特性在运动控制领域得到了广泛的应用，但普通的直流电动机由于需要机械换相和电刷，可靠性差，需要经常维护；换相时产生电磁干扰，噪声大，影响了直流电动机在控制系统中的进一步应用。为了克服机械换相带来的缺点，以电子换相取代机械换相的无刷电机应运而生。1955年美国D．Harrison等人首次申请了用晶体管换相电路代替机械电刷的专利，标志着现代无刷电动机的诞生。而电子换相的无刷直流电动机真正进入实用阶段，是在1978年的MAC经典无刷直流电动机及其驱动器的推出。之后，国际上对无刷直流电动机进行了深入的研究，先后研制成方波无刷电机和正弦波直流无刷电机。20多年以来，随着永磁新材料、微电子技术、自动控制技术以及电力电子技术特别是大功率开关器件的发展，无刷电动机得到了长足的发展。无刷直流电动机已经不是专指具有电子换相的直流电机，而是泛指具有有刷直流电动机外部特性的电子换相电机。 无刷直流电动机不仅保持了传统直流电动机良好的动、静态调速特性，且结构简单、运行可*、易于控制。其应用从最初的军事工业，向航空航天、医疗、信息、家电以及工业自动化领域迅速发展。 在结构上，与有刷直流电动机不同，无刷直流电动机的定子绕组作为电枢，励磁绕组由永磁材料所取代。按照流入电枢绕组的电流波形的不同，直流无刷电动机可分为方波直流电动机（BLDCM）和正弦波直流电动机（PMSM），BLDCM用电子换相取代了原直流电动机的机械换相，由永磁材料做转子，省去了电刷；而PMSM则是用永磁材料取代同步电动机转子中的励磁绕组，省去了励磁绕组、滑环和电刷。在相同的条件下，驱动电路要获得方波比较容易，且控制简单，因而BLDCM的应用较PMSM要广泛的多。 无刷直流电动机一般由电子换相电路、转子位置检测电路和电动机本体三部分组成，电子换相电路一般由控制部分和驱动部分组成，而对转子位置的检测一般用位置传感器来完成。工作时，控制器根据位置传感器测得的电机转子位置有序的触发驱动电路中的各个功率管，进行有序换流，以驱动直流电动机。
电机发展历史年鉴电子教案
电机的发展大体上可以分为四个阶段：（1）直流电机；（2）交流电机；（3）控制电机；（4）特种电机。 1820年，丹麦物理学家奥斯特（Oersted）发现了电流在磁场中受机械力的作用，即电流的磁效应。 1821年，英国科学家法拉第(Faraday)总结了载流导体在磁场内受力并发生机械运动的现象，法拉第的试验模型可以认为是现代直流电动机的雏形。 1824年，阿拉果（Arago）发现了旋转磁场，为交流感应电动机的发明奠定了基础。当时阿拉果（Arago）转动一个悬挂着的磁针，在磁针外围环绕一个金属圆环，以研究磁针旋转时圆环所起的阻尼作用，这就是首次利用机械力所产生的旋转磁场。 1825年，发现了阿拉果旋转现象，根据作用力和反作用力的原理，利用外绕金属圆环的旋转，阿拉果使悬挂的磁针得到一定的偏转，这个现象实质上就是以后多相感应电动机的工作基础。 1831年，法拉第发现了电磁感应定律，并发明了单极直流电机。 1832年，人们知道了单相交流发电机。由于生产上没什么需要，加上当时科学水平的限制，人们对交流电还不很了解，所以交流电机实质上没什么发展。 1833年，法国发明家皮克西（Pixii）制成了第一台旋转磁极式直流发电机，主要利用了磁铁和线圈之间的相对运动和一个换向装置，这就是现代直流发电机的雏形。楞次已经证明了电机的可逆原理。 1833～1836年，美国人奥蒂斯设计和制造了第一台ARBOR步进电机生产率为35米3／时。 1834年，俄国物理学家雅可比（Якоби）设计并制成了第一台实用的直流电动机，该电动机有15瓦，由一组静止的磁极和一组可以转动的磁极组成；依靠两组磁极之间的电磁力和换向器的换向作用，得到了连续的旋转运动。 1838年，雅可比把改进的直流电动机装在一条小船上。 1850年，美国发明家佩奇（Page）制造了一台10马力的直流电动机，用来驱动有轨电车。 1851年，辛斯坦得首先提出（1863年再次由华尔德提出）电流代替永磁来励磁，使磁场得以初步加强。由希奥尔特首先提出（1866~1867年再次由华尔德和西门子提出）用蓄电池他励发展到自励，最终地解决了加强励磁的问题。 1857年，英国电学家惠斯通（Wheatstone）发明了用伏打电池励磁的发电机。
直流电动机的发展与应用
直流电动机的应用与发展 （哈尔滨工业大学工业工程系哈尔滨150001） 摘要：直流电动机以其优良的转矩特性在运动控制领域得到了广泛的应用，自诞生以来经过多年的改进和完善，已经产生了多种类型、具有不同特点的直流电动机，在工业生产与日常生活中产生了重要作用。 1.直流电机的基本工作原理 A是正电位，B是负电位，在N极范围内的导体ab中的电流是从a流向b，在S极范围内的导体cd中的电流是从c流向d。ab和cd两导体都要受到电磁力Fde的作用。根据磁场方向和导体中的电流方向，利用电动机左手定则判断，ab边受力的方向是向左，而cd 边则是向右。由于磁场是均匀的，导体中流过的又是相同的电流，所以，ab边和cd边所受电磁力的大小相等。这样，线圈上就受到了电磁力的作用而按逆时针方向转动了。当线圈转到磁极的中性面上时，线圈中的电流等于零，电磁力等于零，但是由于惯性的作用，线圈继续转动。线圈转过半周后，虽然ab与cd的位置调换了，ab边转到S 极范围内，cd边转到N极范围内，但是，由于换向片和电刷的作用，转到N极下的cd边中电流方向也变了，是从d流向c，在S极下的ab边中的电流则是从b流向a。因此，电磁力Fdc的方向仍然不变，线圈仍然受力按逆时针方向转动。可见，分别处在N、S极范围内的导体中的电流方向总是不变的，因此，线圈两个边的受力方向也不变，这样，线圈就可以按照受力方向不停的旋转了，通过齿轮或皮带等机构的传动，便可以带动其它工作机械。要使线圈按照一定的方向旋转，关键问题是当导体从一个磁极范围内转到另一个异性磁极范围内
时（也就是导体经过中性面后），导体中电流的方向也要同时改变。换向器和电刷就是完成这个任务的装置。在直流发电机中，换向器和电刷的任务是把线圈中的交流电变为直流电向外输出；而在直流电动机中，则用换向器和电刷把输入的直流电变为线圈中的交流电。可见，换向器和电刷是直流电机中不可缺少的关键性部件。当然，在实际的直流电动机中，也不只有一个线圈，而是有许多个线圈牢固地嵌在转子铁芯槽中，当导体中通过电流、在磁场中因受力而转动，就带动整个转子旋转。这就是直流电动机的基本工作原理。 2.直流电动机的应用 直流电机的结构应由定子和转子两大部分组成。直流电机运行时静止不动的部分称为定子，定子的主要作用是产生磁场，由机座、主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装置等组成。运行时转动的部分称为转子，其主要作用是产生电磁转矩和感应电动势，是直流电机进行能量转换的枢纽，所以通常又称为电枢，由转轴、电枢铁心、电枢绕组、换向器和风扇等组成。 直流电动机应用广泛。使用最广的就是直流电动工具。直流电动工具是一种运用小容量直流电动机或电磁铁，通过传动机构驱动工作头的手持式或可移式的机械化工具。世界上第一台直流电动工具是1894年制造的电钻。1900年制造出三相工频电钻，由三相异步电动机驱动。1913年生产出首批由单相串激电机驱动的交、直流两用电钻。20世纪80年代后，随着世界经济的发展，电动工具技术得到迅速发展。到新世纪初，世界电动工具的品种发展到近千个，年产量超过1亿台。
电机的历史与未来发展--
摘要 在现代社会中，电能是现代社会最主要的能源之一。在电能的生产、输送和使用等方面，电机起着重要的作用。从19世纪30年代法拉第发明了世界上第一台真正意义上的电机—法拉第圆盘发电机开始，到现在21世纪10年代，电机的发展已经经过了近200年的历史。从最初的直流电机到现在大热的超声电机，随着科学的进步，生产力的迅猛发展，电机更新换代的速度日益加快，应用范围也越来越广，遍及生产生活的各个领域。我国在电机方面起步比西方国家晚了100年，但研究发展速度很快，很多企业和高校也都有自己新的研究技术，与国外先进国家的差距在逐渐缩短。未来，相信电机的应用和发展将会更加环保，更加智能。 关键词：电机、历史、发展、中国电机发展、未来
1、电机的简介 电机是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。电机主要包括发电机、变压器和电动机等类型。发电机是将其他形式的 能源转换成电能的机械设备，电动机将电能转换成为机械能，用来驱动 各种用途的生产机械。 在自然界各种能源中，电能具有大规模集中生产、远距离经济传输、智能化自动控制的突出特点，它不但成为人类生产和活动的主要能源，而且对近代人类文明的产生和发展起到了重要的推动作用。与此相呼应，作为电能生产、传输、使用和电能特性变化的核心装备，电机在现代社会所有行业和部门中也占据着越来越重要的地位。 纵观电机的发展，其应用范围不断扩大，使用要求不断提高，结构类型不断增多，理论研究也不断深入。特别是近30年来，随着电力电子技术和计算机技术的进步，尤其是超导技术的重大突破和新原理；新结构；新材料；新工艺；新方法的不断推动，电机发展更是呈现出勃勃生机，其前景是不可限量的。 2、电机的历史 2.1直流电机发展史 1820年丹麦物理学家奥斯特发现了电流磁效应 随后安培通过总结电流在磁场中所受机械力的情况建立了安培定律 1821 年 9 月法拉第发现通电的导线能绕永久磁铁旋转以及磁体绕载流导体的运动，第一次实现了电磁运动向机械运动的转换，从而建立了电动机的实验室模型，被认为是世界上第一台电机 1822年，法国的阿拉戈.盖.吕萨克发明电磁铁，即用电流通过绕线的方法使其中铁块磁化。 1829年，美国电学家亨利对斯特金电磁铁装置进行了一些革新，绝缘导线代替裸铜导线，就大大提高了把电能转化为磁能的能力。 1826年德国G.S.欧姆提出电路实验定律――欧姆定律。 1831 年，法拉第发现了电磁感应现象之后不久，他又利用电磁感应发明了世界上第一台真正意义上的电机──法拉第圆盘发电机
直流电机调速电路发展、现状以及前景综述
直流电机调速电路发展、现状以及前景综述 摘要：在现代化的工业生产过程中，几乎无处不使用电力传动装置，生产工艺、产品质量的要求不断提高和产量的增长，使得越来越多的生产机械要求能实现自动调速。对可调速的电气传动系统，可分为直流调速和交流调速。直流电动机具有优良的调速特性，调速平滑、方便，易于在大范围内平滑调速，过载能力大，能承受频繁的冲击负载，可实现频繁的无级快速起制动和反转，能满足生产过程自动化系统中各种不同的特殊运行要求，至今在金属切削机床、造纸机等需要高性能可控电力拖动的领域仍有广泛的应用，所以直流调速系统至今仍然被广泛地应用于自动控制要求较高的各种生产部门，是截止到目前为止调速系统的主要形式。 关键词：直流电机；调速系统；直流电机应用；自动控制 直流电机发展状况： 直流电动机分为有换向器和无换向器两大类。无刷直流电机是在有刷直流电机的基础上发展起来的。1831年法拉第发现了电磁感应 现象，奠定了现代电机的理论基础。十九世纪四十年代研制成功了第一台直流电机，经过约七十年，直流电机才趋于成熟阶段。随着用途的扩大，对直流电机的要求也越来越高，显然，有接触的换向装置限制了有刷直流电机在许多场合的应用，为了取代有刷直流电机的那种电刷——换向器结构的机械接触装置，人们曾经对此做过长期的探索。早在1915年，美国人Langmil发明了控制栅极的水银整流器，制成
了由直流变交流的逆变装置；20世纪30年代，有人提出用离子装置实现电机的定子绕组按转子位置换接的所谓整流子电机，此种电机由于可靠性差、效率低、整个装置笨重而又复杂，故无实际意义。 科学技术的迅猛发展，带来了半导体技术的飞跃。开关型晶体管的研制成功，为创造新型电机——无刷直流电机带来了生机。 1955年美国D.Harrison等人首次申请用晶体管换向线路代替电机电刷接触的专利，这就是无刷直流电机的雏形，它由功率放大部分、信号检测部分、磁极体和晶体管开关电路等所组成。其工作原理是是：当子旋转时，在信号绕组W1或W2中感应出周期性的信号电势，此信号分别使晶体管BG1和BG2轮流导通，这样就使功率绕组W1和W2轮流馈电，即实现了换流。问题在于，首先，当转子不转时，信号绕组内不产生感应电势，晶体管无偏置，功率绕组也就无法馈电，所以这种无刷电机没有起动转距；其次，由于信号电势的前沿陡度不大，晶体管的功耗大。为了克服这些弊端，人们采用了离心装置的换向器，或在定子上放置辅助磁钢的方法来保证电机可靠的起动，但前者结构复杂，而后者尚需要附加的起动脉冲；其后，经过反复的实验和不断的实践，人们终于找到了用位置传感器和电子换向线路来代替有刷直流电机的机械换向装置，从而为无刷直流电机的发展开辟了新的途径。六十年代初期，以接近某物而动作的接近开关式位置传感器、电磁谐振式位置传感器和高频耦合式位置传感器相继问世，之后，又出现了磁电耦合式和光电式位置传感器。 半导体技术的飞速发展，使人们对1879年美国人霍尔发现的霍
直流电的发展
直流电的发展 阮仕海 2012级软件学院7班 学号 12330272 摘要 电是人类的一大发明，而直流电从其产生便遭受了很大的挫折，最终在交流电的背后沉默了一百多年。不过随着21世纪能源危机的接近、新能源的发展以及高科技的兴起，直流电相对交流电的优势变得越来越明显，而直流电的发展也越来越吸引着人们的目光。一场被称为“直流电复仇”的革命正在演绎，直流电发展前景一片光明，极有可能夺回曾经失去的统治地位。当然，直流电的发展的背后还必须攻克许多重要的技术难关。 关键词 直流电；交流电；能源；变革；技术难关；应用；前景 引言 毋庸置疑，在过去的一百多年里，交流电占据了绝对的统治地位，而造成这一现象的初衷，只是因为当时对直流电应用的相关技术发展跟不上，相对而言，交流电应用则简单得多了。但是，科技的发展日新月异，进入21世纪，直流电方面的许多技术难关已经攻克，技术日趋成熟，而且直流电本身就具备了许多交流电无可比拟的优势，再加之当今人们对“节约资源，开发新能源”呼声不断，直流电便具备了天时、地利、人和的绝对优势，人类的关注焦点在转移，直流电正在回归。 1 直流电的过去和现状 1.1直流电的过去 在早期，工程师们主要致力于研究直流电，尤其到了18世纪，电的研究迅速发展起来。一百多年前，当托马斯?爱迪生发明电灯之后，直流电便是当时最主要的传输方式。1889年的巴黎世博会选择在晚上开幕，馆内馆外共有一千多
个弧光灯大放异彩，使用电压为60伏，亮度从几百烛光到10000烛光不等，爱迪生公司详尽演示了白炽灯生产的每个步骤和整个流程，从此电灯开始普及，电力产业开始起步，而且速度飞快。然而，在1893年的芝加哥世博会上，直流电一方是“世界发明大王”爱迪生和新组建的通用电气公司，交流电一方是初露头角的塞尔维亚移民科学家特斯拉和实力强大的威斯汀豪斯公司（即西屋电气的前身），两者竞争异常激烈，直流电也因此结束了一家独大的历史。 随着科学技术和工业生产发展的需要，社会对电力的需求也急剧增大。由于用户的电压不能太高，因此要输送一定的功率，就要加大电流（P=IU）。而电流愈大，输电线路发热就愈厉害，损失的功率就愈多，而且电流大，损失在输电导线上的电压也大，使用户得到的电压降低，离发电站愈远的用户，得到的电压也就愈低。为了减少输电线路中电能的损失，只能提高电压。在发电站将电压升高，到用户地区再把电压降下来，这样就能在低损耗的情况下，达到远距离送电的目的。而要改变电压，只有采用交流输电才行。直流输电的弊端，限制了电力的应用，促使人们探讨用交流输电的问题。 1903年，爱迪生为了能够保住直流电作为全美配电标准的地位，甚至导演了一场电刑事件，即使用6600伏交流电，对一头被认为威胁人类的马戏团大象实施电刑处死，以此散步恐慌来证明交流电的危险性。但事实证明了交流输电的优越性，爱迪生以失败告终，曾经风靡一时的爱迪生通用电气公司也被迫去掉了爱迪生的名字，改名为通用电气公司。从此，交流电开始了长达百年的统治。 而总观直流电衰落的原因，正如法克所说，“直流在一百多年前败给交流就是由于当时的技术条件所限，一是远程传输技术难点，二是当时半导体技术并未像目前一样发展，三是直流的灭弧问题没办法解决。” 20世纪50年代后，电力需 电网扩大，交流输电受到同步运行稳定性的限制，在一定条件下的技术经济比较结果表明，采用直流输电更为合理，且比交流输电有较好的经济效益和优越的运行特性，因而直流输电重新受到人们的重视。 附：电的发展史上的重要事件 1729年，英国的格雷在研究琥珀的电效应是否可传递给其他物体时发现导体和绝缘体的区别：金属可导电，丝绸不导电。
无刷直流电动机的发展现状
无刷直流电动机的发展现状 无刷直流电动机的发展现状：无刷电动机的诞生标志是1955年美国D．Harrison等人首次申请了用晶体管换相电路代替机械电刷的专利。而电子换相的无刷直流电动机真正进入实用阶段，是在1978年的MAC经典无刷直流电动机及其驱动器的推出。之后，国际上对无刷直流电动机进行了深入的研究，先后研制成方波无刷电机和正弦波直流无刷电机。20多年以来，随着永磁新材料、微电子技术、自动控制技术以及电力电子技术特别是大功率开关器件的发展，无刷电动机得到了长足的发展。无刷直流电动机已经不是专指具有电子换相的直流电机，而是泛指具有有刷直流电动机外部特性的电子换相电机。 直流电动机以其优良的转矩特性在运动控制领域得到了广泛的应用，但普通的直流电动机由于需要机械换相和电刷，可靠性差，需要经常维护；换相时产生电磁干扰，噪声大，影响了直流电动机在控制系统中的进一步应用。为了克服机械换相带来的缺点，以电子换相取代机械换相的无刷电机应运而生。1955年美国D．Harrison等人首次申请了用晶体管换相电路代替机械电刷的专利，标志着现代无刷电动机的诞生。而电子换相的无刷直流电动机真正进入实用阶段，是在1978年的MAC经典无刷直流电动机及其驱动器的推出。之后，国际上对无刷直流电动机进行了深入的研究，先后研制成方波无刷电机和正弦波直流无刷电机。20多年以来，随着永磁新材料、微电子技术、自动控制技术以及电力电子技术特别是大功率开关器件的发展，无刷电动机得到了长足的发展。无刷直流电动机已经不是专指具有电子换相的直流电机，而是泛指具有有刷直流电动机外部特性的电子换相电机。 无刷直流电动机不仅保持了传统直流电动机良好的动、静态调速特性，且结构简单、运行可*、易于控制。其应用从最初的军事工业，向航空航天、医疗、信息、家电以及工业自动化领域迅速发展。 在结构上，与有刷直流电动机不同，无刷直流电动机的定子绕组作为电枢，励磁绕组由永磁材料所取代。按照流入电枢绕组的电流波形的不同，直流无刷电动机可分为方波直流电动机（BLDCM）和正弦波直流电动机（PMSM），BLDCM用电子换相取代了原直流电动机的机械换相，由永磁材料做转子，省去了电刷；而PMSM则是用永磁材料取代同步电动机转子中的励磁绕组，省去了励磁绕组、滑环和电刷。在相同的条件下，驱动电路要获得方波比较容易，且控制简单，因而BLDCM的应用较PMSM要广泛的多。 无刷直流电动机一般由电子换相电路、转子位置检测电路和电动机本体三部分组成，电子换相电路一般由控制部分和驱动部分组成，而对转子位置的检测一般用位置传感器来完成。工作时，控制器根据位置传感器测得的电机转子位置有序的触发驱动电路中的各个功率管，进行有序换流，以驱动直流电动机。
电动机的发展前景和选择
机电工程系 毕 业 论 文 论文题目:电动机的发展前景与选择 姓名：张辉洁 学号： 0962930158 班级：09机电（2）班 院系：机电工程系 指导教师：王海彦
摘要 近几十年来，随着电力电子技术、微电子技术及现代控制理论的发展，中、小功率电动机在工农业生产及人们的日常生活中都有极其广泛的的应用。特别是在乡镇企业及家用电器中，更需要有大量的中、小功率电动机。由于这种电动机的发展及广泛的应用，它的使用、保养和维护工作也越来越重要。 电动机机应用广泛，种类繁多、性能各异，分类方法也很多。 本文主要介绍了电动机技术发展及选择
目录 摘要 ....................................................... 引言 ........................................................ 第一章电动机分类、发展现状及未来 ............................ 1.1电动机分类 ......................................... 1.2电动机技术发展现状 ................................. 1.3电动机的未来 ........................................ 第二章电动机的工作原理 ................................... 2.1 三相异步电动机的结构及工作原理 ..................... 2.2三相异步电动机的结构................................. 第三章电动机的选择 3.1 电动机种类、型式、额定转速、额定电压的选择. . . . . . 3.2 连续工作制电动机容量的选择. . . . . . . . . . . . . . . 3.3 短时工作制电动机容量的选择. . . . . . . . . . . . . . . 3.4 断续周期工作制电动机容量的选择. . . . . . . . . . . . . 3.5 电动机容量选择的工程方法. . . . . . . . . . . . . . . . 总结………………………………………………………………………… 参考文献……………………………………………
电动机发展史(收集)
麦哥本哈根大学教授、物理学家奥斯特发现了“电流的磁效应”，建立了电磁的相互联系，诞生了电磁学。1821年英国著名的物理学家法拉第制成了第一个实验电动机的模型，经过40多年时间的研究与发展，终于使电动机得以在工业生产和日常生活中得以广泛应用。在这里我先谈一谈英国物理学家法拉第的一些研究工作。 1831年法拉第经过十余年时间的实验研究终于在8月29日实现了“磁生电”的梦想，发现了电磁感应定律。此外法拉第还发现了电解定律，还对气体放电现象进行了大量的卓有成效的研究，为后来伦琴射线、天然放射性、同位素等的发现准备了条件，为现代物理学的发展奠定了基础。在电磁学的研究过程中，他创造了许多新词如抗磁性、顺磁性、电介质、力线、阴离子、阳离子，提出了“场的”概念。他制造了第一台实验性电动机，发电机、第一台变压器；研究过气体的液化、光学、电化学，他的研究所涉及的范围之广是伽利略以来少有的。法拉第受德国的古典哲学的影响很深，他相信物质世界中的一切现象都是以这种或那种方式互相联系的，基于这种思想他还试图确立电磁力与牛顿的万有引力之间的联系，后来爱因斯坦也企图建立“统一场论”。麦克斯韦在谈到法拉第时曾经说过，过去的学者在研究所有的现象时都是割裂的研究，只有法拉第是在科学的统一性的指导下进行工作。人类至今为止仍从电学中获得巨大的福祉，我们将永远满怀感激之情惦记着法拉第的名字。麦克斯韦把法拉第看作是“科学家中最有成效最高尚的典型。” 电动机简称电机，其在生产和生活中应用最广，小到电动玩具，大到火车，从工厂到农村、从事业单位到企业单位等等。在实际生产生活的应用中的电动机有直流电动机和交流电动机，我分别来谈一谈直流电动机和交流电动机研究发展情况。 一、直流电动机。在电动机的发展中首先发展的是直流电动机，因为我们最先得到和推广的是直流电。直流电动机的发展大致可以分为四个阶段。1、是以永磁体作为磁场的阶段，这是最初直流电动机的共同特点。但是，由于天然磁极比较小，而且其磁性比较弱，电机只能获得很小的功率，获得的动力也是比较小，不过这段时间持续并不长，很快直流电机的发展就进入了第二个阶段。2、以电磁铁作为磁极的阶段。1825年英国的电工家斯特金制成了第一块电磁铁（用16个线圈导线绕制成的），1829年美国物理学家亨利所制成的电磁铁可以举起1吨的货物。1834年雅克比首先在电机中采用电磁铁代替永久磁铁，使其输出功率显著提高，并且首次采用换向装置，大大改变了直流电机的性能。3、第三阶段是改变励磁方式的阶段。励磁技术是直流发电机的一个关键性技术，因为电动机的使用必须要由直流发电机提供电流方可，解决了发电机的技术问题，就可以使电机的应用进入到一个新的阶段，也就是说电机的发展随着发电机的发展而进步的。1851年金斯捷首先运用电磁铁代替永久磁体励磁，最初供应电磁铁的电流都是来自他激式的伽伐尼电池，因为不管怎样发电机要发出电流必须先有励磁，而且必须先有电流才能产生磁场励磁。1854年丹麦的赫尔特.维尔纳兄弟就申请了自激式发电机的专利。此后又科学家们又发明了串激式自激发电机和自并励发电机，大大改变了直流发电机的性能，从而开创了直流电机发展的新阶段。4、直流电机发展的第四阶段就是在实用的道路上朝着完善化的方向前进，主要体现在电枢转子的改进上。1865年发明了齿状电枢；1870年发明了环状电枢；1872年发明了一种鼓型转子，降低了电机生产技术的成本，电机得到实际应用的时代终于来到了。但是，随着直流发电技术特别是直流输电技术的限制，交流电动机又开始受到了工程师们的重视了。 二、交流电动机。随着直流发电技术的发展，直流发电机最多可以发出的最大电压达到57.6千伏，输出最大功率可以达到4650千瓦，输送的距离可以达到180公里。但是这很快就达到了技术上的极限，直流发电机和输电技术存在这如下几个问题：（1）线圈的绝缘性能不够；（2）换向器无法工作；（3）发电机在制作、运行上存在困难，尤其是换向火花；（4）高压直接输给用户不仅危险，而且用户需要的是低电压。（5）直流电的输送存在很大的困难。因此1856年德国西门子公司生产出第一台转枢式交流电动机，用的是单相交流电，与直流电机相比优势并不明显。1885年意大利物理学家、电工学家加利莱奥.费拉里斯、1886年美国物理学家尼古拉.特斯拉各自独立的发明了旋转磁场，他们将几个线圈以辐射状排成一圈，接入交流电，使各个线圈中的交流电频率相同，但是其电压、电流有相移，这样在线圈之间的空间
直流电机工作原理资料讲解
第三章直流电机的原理 本章主要介绍直流电机的结构和基本工作原理、直流电机绕组的构成、直流电机的电枢反应、直流电机绕组的电动势和电磁转矩、直流发电机和直流电动机的功率转矩等内容。本章共有10节课，内容和时间分配如下： 1.掌握直流电机的结构及工作原理。（2节） 2.掌握直流电机绕组有关的结构。（2节） 3.掌握直流电机绕组的电枢反应。（1节） 4.掌握直流电机的电枢电动势和电磁转矩。（1节） 5.掌握直流发电机的基本方程式和运行特性、并励发电机的条件。( 2.5节) 6.掌握直流电动机的基本方程式和运行特性。( 1.5节) 第一节直流电机的基本工作原理 一直流电机的用途 直流电动机的优点： 1 调速范围广，易于平滑调节 2 过载、启动、制动转矩大 3 易于控制，可靠性高 4 调速时的能量损耗较小 缺点: 换向困难，容量受到限制，不能做的很大。 应用: 轧钢机、电车、电气铁道牵引、造纸、纺织拖动。 直流发电机用作电解、电镀、电冶炼、充电、交流发电机励磁等的直流电源。 二、直流电机的工作原理 原理：任何电机的工作原理都是建立在电磁感应和电磁力这个基础上。 为了讨论直流电机的工作原理，我们把复杂的直流电机结构简化为工作原理图。（一）直流发电机的工作原理 1．工作原理：导体在磁场中运动时，导体中会感应出电势e 。 e=Blv。 B:磁密l：导体长度；v：导体与磁场的相对速度。 正方向：用右手定则判断。电势e正方向表示电位升高的方向，与U相反。如果同一元件上e和U正方向相同时，e= -U。
理解：电磁感应原理的变形（变化的磁通产生感应电动势） 2 发电机工作过程分析：两磁极直流发电机的工作原理图。 （1）构成： 磁场：图中N和S是一对静止的磁极，用以产生磁场，其磁感应强度沿圆周为正弦分布。 励磁绕组——容量较小的发电机是用永久磁铁做磁极的。容量较大的发电机的磁场是由直流电流通过绕在磁极铁心上的绕组产生的。用来形成N极和S极的绕组称为励磁绕组，励磁绕组中的电流称为励磁电流If。 电枢绕组：在N极和S极之间，有一个能绕轴旋转的圆柱形铁心，其上紧绕着一个线圈称为电枢绕组(图中只画出一匝线圈)，电枢绕组中的电流称为电枢电流Ia。 换向器：电枢绕组两端分别接在两个相互绝缘而和绕组同轴旋转的半圆形铜片——换向片上，组成一个换向器。换向器上压着固定不动的炭质电刷。 电枢：铁心、电枢绕组和换向器所组成的旋转部分称为电枢。