微型永磁直流电动机PPT讲座(第一讲)概要
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微型永磁直流电动机PPT讲座(第一讲)概要
（16）
式中，U ——电枢回路上两端的电压（V）； raj ——电枢电阻（ ）；T ——负载转矩（ N m ）；Tf —— 电动机内部的机械损耗转矩（ N m ）。经验表明，同一台永磁直流电动机在一般正常转速范围内（含空载）， 由铁芯损耗和机械损耗所产生的阻力矩基本不变。可用空载时的损耗所对应的转矩T ，来替代Tf 。
图8
19
Na
第一讲 UN
2、主要特性
2.1 机械特性
如果忽略电枢反应和其他引起磁通变化等次要因素，认为电动机的
气隙磁通 是一常数。此外，不计电势和电流的脉动分量，那末，电
动机在稳态运行情况下，电枢绕组的感应电势为
，电磁转
矩
，而且，电枢回路的电压平衡方程式为：
U raj I Ea
（15）
以及转矩方程式：Tem T Tf
对 求导数，且使导数为零，可得对应最大效率 时的感应电势
并得到
公式（28）表明：电动机的最大效率，取决于空载时电枢电阻压降的相 对值；在端电压 一定的情况下，取决于空载电流和电枢电阻。空载电流 由对应于转子铁芯损耗和机械损耗的损失转矩决定。
26
Na
第一讲 UN
2、主要特性
2.1 机械特性
对应于最大效率时的转速、电流、转矩和功率均可求得：
图1
图2
6
第一讲
1.2 工作原理
换向器和电刷的作用——能使线圈边电流方向改变 的作用。
图3
7
第一讲
1.2.1电枢电磁转矩
通常在电动机的一个磁极下，气隙磁通沿电枢铁芯外圆圆周分布是不均匀的。 在磁极的中心位置磁通 磁密度B最大，且从磁极中心线位置向两磁极边缘时，磁通 密度逐渐变小，直至为零。磁通密度为零的位置恰好处在两磁极间的几何中心线上。 如图4所示。
微型永磁直流电动机PPT讲座(第一讲)解读
11
Na
第一讲
1.2.2 电枢感应电势
a
UN
如果电枢上串联布置有 N 根总导体数，气隙磁场的平均磁通
密度为 度）为
Bcp (T )
，电枢导体在气隙磁场中的有效长度（也称计算长 ，那末，电枢的串联总导体数 的总平均电
2a
Ld (m)
势 E = BCP Ldn Na (V ) ，如果电动机电枢线圈被电刷对称地分成
4
第一讲
1.2 工作原理
将电能从电网输入电动机后，通过电动机内部的电磁作用转为 机械能，带动机械负载旋转做功。作用在转轴和负载上的转矩，是 由转子线圈中的电流同气隙中的磁场相互作用产生的。而磁场是由 永磁体组成的磁极产生的。 在电动机内部的能量转换过程中，含四种能量形式：电能、机械 能、磁场储能、热能。 上述四种能量之间关系如下：
图1
图2
6
第一讲
1.2 工作原理
换向器和电刷的作用——能使线圈边电流方向改变 的作用。
图3
7
第一讲
1.2.1电枢电磁转矩
通常在电动机的一个磁极下，气隙磁通沿电枢铁芯外圆圆周分布是不均匀的。 在磁极的中心位置磁通 磁密度B最大，且从磁极中心线位置向两磁极边缘时，磁通 密度逐渐变小，直至为零。磁通密度为零的位置恰好处在两磁极间的几何中心线上。 如图4所示。
1.2.2电枢感应电势
若一根导体，在磁通密度为B(单位为：T)的磁场中，并接上外加电压为 的直 流电源后，有电流 流过，导体将受到电磁力F的作用，并以线速度 (单位： )运动， 如图6所示。
图6
10
Na
第一讲
1.2.2电枢感应电势
UN
根据法拉第电磁感应定律，运动导体切割磁场的磁力线将产 生感应电势e，感应电势e加上导体电阻r上的电压降 ，同外加电 压 平衡： 感应电势e的大小为： e = BLdn (V ) 式中， ——为导体在磁场中的有效长度，单位为m。 感应电势e的方向可用右手定则确定。 在电机学中，e称运动电势或切割电势或旋转电势。
永磁无刷直流电机(电机控制)课件
设备的驱动。
新能源
用于风力发电、太阳能 发电等新能源设备的驱
动和控制。
汽车电子
用于电动汽车、混合动 力汽车等车辆的驱动和
控制。
其他领域
如航空航天、医疗器械 、智能家居等需要高精
度控制的领域。
02
电机控制系统
控制系统概述
控制系统是永磁无刷直流电机的重要组成部分，用于实现电机的启动、调速、制 动等功能。
永磁无刷直流电机通过控制电流 的相位和幅值，实现电机的启动 、调速和制动等功能。
结构与特点
结构
永磁无刷直流电机由定子、转子和控 制器三部分组成。定子包括永磁体和 电枢绕组，转子为金属导体。
特点
具有高效、高可靠性、高控制精度、 长寿命等优点，适用于需要高精度控 制的应用场景。
应用领域
工业自动化
用于各种自动化生产线 、机器人、数控机床等
电磁干扰和噪声
无刷直流电机在运行过程中会产生电磁干 扰和噪声，对周围环境和人体健康造成一 定影响，需要采取措施进行抑制。
未来研究方向
高效能电机及其控制技术
研究新型的电机结构和控制策略，以 提高电机的能效和稳定性。
智能感知与故障诊断
利用传感器和智能算法，实现对电机 系统的实时感知和故障诊断，提高系 统的可靠性和安全性。
模糊控制算法
总结词
模糊控制算法是一种基于模糊逻辑的控制算法，通过模糊化输入变量和模糊规则实现控 制输出。
详细描述
模糊控制算法将输入变量的精确值模糊化，转换为模糊集合，然后根据模糊规则进行逻 辑运算，得到输出变量的模糊集合。最后，对输出变量的模糊集合进行去模糊化，得到 精确的控制输出。模糊控制算法能够处理不确定性和非线性问题，适用于永磁无刷直流
新能源
用于风力发电、太阳能 发电等新能源设备的驱
动和控制。
汽车电子
用于电动汽车、混合动 力汽车等车辆的驱动和
控制。
其他领域
如航空航天、医疗器械 、智能家居等需要高精
度控制的领域。
02
电机控制系统
控制系统概述
控制系统是永磁无刷直流电机的重要组成部分，用于实现电机的启动、调速、制 动等功能。
永磁无刷直流电机通过控制电流 的相位和幅值，实现电机的启动 、调速和制动等功能。
结构与特点
结构
永磁无刷直流电机由定子、转子和控 制器三部分组成。定子包括永磁体和 电枢绕组，转子为金属导体。
特点
具有高效、高可靠性、高控制精度、 长寿命等优点，适用于需要高精度控 制的应用场景。
应用领域
工业自动化
用于各种自动化生产线 、机器人、数控机床等
电磁干扰和噪声
无刷直流电机在运行过程中会产生电磁干 扰和噪声，对周围环境和人体健康造成一 定影响，需要采取措施进行抑制。
未来研究方向
高效能电机及其控制技术
研究新型的电机结构和控制策略，以 提高电机的能效和稳定性。
智能感知与故障诊断
利用传感器和智能算法，实现对电机 系统的实时感知和故障诊断，提高系 统的可靠性和安全性。
模糊控制算法
总结词
模糊控制算法是一种基于模糊逻辑的控制算法，通过模糊化输入变量和模糊规则实现控 制输出。
详细描述
模糊控制算法将输入变量的精确值模糊化，转换为模糊集合，然后根据模糊规则进行逻 辑运算，得到输出变量的模糊集合。最后，对输出变量的模糊集合进行去模糊化，得到 精确的控制输出。模糊控制算法能够处理不确定性和非线性问题，适用于永磁无刷直流
永磁无刷直流电机(电机控制)PPT课件
深圳大学轨道. 交通学院
18
永磁无刷直流电机
(T6、T1) (T1、T2 ) (T2、T3 ) (T3、T4 ) (T4、T5 ) (T5、T6 )
1200
60 0
深圳大学轨道. 交通学院
19
永磁无刷直流电机
(T6、T1) (T1、T2 ) (T2、T3 ) (T3、T4 ) (T4、T5 ) (T5、T6 )
6
永磁无刷直流电机
V1
D1 V3
D3 V5
U
V4
V6
V2
D4
D6
控制电路
直 流 电 源
电 子 开 关
D5
ia
Z
Ci c
D2 H1 H2
A
X 永磁
Y 电机
ib B
定子绕组采用 整距、集中绕 组
永磁体粘接至 转子表面，呈
H3
隐极式结构
转子位置传感器
输 出
电 动 机
位 置 传 感 器
永磁无刷直流电动机的原理框图
子各相绕组在气隙中所形成的旋转磁
场是跳跃运动的，一周内有三种状态，
每种磁场状态持续120°，他们跟踪转
子并与转子的磁场相互作用，产生驱
使转子旋转的电磁转矩。
B相通电
F a'
C相通电
A相通电
Ff
Fa
F 30° f
150°
Fa
Fa
Ff
深圳大学轨道. 交通学院
16
A相通电
Ff
Ff
Fa
永磁无刷直流电机
B相通电
➢ 根据左手定则，线圈 在这个转矩作用下将 按逆时针方向旋转
➢ 当载流导体转过180 度后，借助电刷-换 向片改变导体中电流 方向
《永磁电机》PPT课件
5. 价格低廉
稀土材料: 退磁曲线即回复线，磁性能稳定！！
§24-2 永磁同步电机 永磁代替电励磁电枢结构不变。
N S
星型
径向
切向
结构特点
➢不消耗励磁 功率损耗小，效率高 ➢省去转子的滑环或电刷（电磁式同步电机） 结构简单
永磁铁的工作特点
➢永磁铁的提供磁通和磁势不是常数 永磁电机参数和运行的性
➢永磁的磁阻很大
第十八章 同步电机概述 复习交流电机一般问题（交流绕组、感应电势、 磁势），了解同步电机原理、结构、励磁方式、 技术指标、航空同步电机特色及发展状况。
*第十九章 三相同步发电机对称运行原理 重点介绍了同步电机电枢反应，推导出时空相量 图，本章另一个重点是同步发电机的电势方程及 相量图，这些是同步电机的基本理论，应当牢固 掌握，同时，对同步发电机的负载特性及电抗测 定方法应了解。
Hs H
1O1e004π0 A/ /m
79.577 8A 0A /m /m 磁滞回线
铁磁性材料的分类
➢软磁材料：矫顽力小于100A/m。用来组
成电机磁路，如定、转于冲片，以及其它导 磁部分。
➢半硬磁材料：矫顽力为100~1000A/m。
可用于制作磁滞电动机转子，故也称磁滞材
料。在工作过程中常处于交变磁化状态。
硅钢 纯铁
银 铜 真空 铝
物质的磁性
r
性质 相对导磁率
铁磁性
5000
铁磁性
7000
铁磁性
200000
反磁性 0.99983
反磁性 0.999983
反磁性
1.0
反磁性 1.00002
第一节 永磁材料的基本性能
一．磁性材料基本概念 二．永磁材料磁性能的主要参数
01第1章直流电机-课件
第1章 直流电机
1.1 直流电机的基本工作原理和结构
1.1.2 直流电动机的工作原理
二、直流电动机工作原理
当电枢旋转到右图所示位置时 原N极性下导体ab转到S极下，受力 方向从左向右，原S 极下导体cd转 到N极下，受力方向从右向左。该 电磁力形成逆时针方向的电磁转矩。 线圈在该电磁力形成的电磁转矩作 用下继续逆时针方向旋转。
在额定电压下，运行于
出线端的平均电压 额定转速nN 额定功率时对应的电流
发电机：是指输出额定电压；
在额定电压、额定电流下，运
电动机：是指输入额定电压。 行于额定功率时对应的转速
第1章 直流电机
1.1 直流电机的基本工作原理和结构
1.1.3 直流电机的铭牌数据
额定励磁电流 I fN
励磁方式
对应于额定电压、额定电流、额 定转速及额定功率时的励磁电流
指直流电机的励磁线圈 与电枢线圈的连接方式
此外，电机铭牌上还标有其它数据，如励磁电压、出厂日期、 出厂编号等。
电机运行时，所有物理量与额定值相同——电机运行于额定状 态。电机的运行电流小于额定电流——欠载运行；运行电流大于额 定电流——过载运行。长期欠载运行将造成电机浪费，而长期过载 运行会缩短电机的使用寿命。电机最好运行于额定状态或额定状态 附近，此时电机的运行效率、工作性能等比较好。
同直流发电机相同，实际的 直流电动机的电枢并非单一线圈， 磁极也并非一对。
第1章 直流电机
1.1 直流电机的基本工作原理和结构
1.1.3 直流电机的铭牌数据
指轴上输出 的机械功率
电动机
额定功率PN
额定条件下电机
发电机
指电刷间输出的 额定电功率
所能提供的功率
永磁电机 ppt课件
BLDC电机
图1-5 如此不断改变两头螺线管的电流方向，内转子就会不停转起来了。改变 电流方向的这一动作，就叫做换相（commutation）。注意：何时换相只与 转子的位置有关，而与转速无关。 以上是两相两级无刷电机的工作原理，，下面我们来看三相两极无刷电 机的构造。
直流无刷电机 基本原理
BLDC电机
在了解永磁电机之前，为便于理解永磁电机 工作的基本原理，我们先简要回顾一下电磁感应 方面的一些基本理论及我们比较熟悉的普通三相 异步电动机和单相异步电动机与直流电机的基本 工作原理。通过对比分析，有助于我们快速的掌 握永磁电机的基本工作原理。首先，来了解一下 电磁感应方面的一些基础知识。
即：B=
F IL
B：均匀磁场的磁感强度（T） F：通电导体受到的电磁力（N） I：导体中的电流强度（A） L：导体在磁场中的有效长度（m）
9
3、一匝匝数为N的线圈在磁场中，若与线圈交链
的磁通Φ发生变化，则线圈上会感应出电动势e,称为 电磁感应, e的正方向与Φ符合右手螺旋定则。
E=-N△φ/△t
上式的含义是指，电磁感应的电动势与线圈匝数和磁通的变化率成正比。 负号是指在感应电动势作用下而在线圈里产生的感应电流所产生的Φ′将 逆着Φ变化。
空间对称嵌放。起动绕阻与电容C串联，使起动绕组
电流i2和工作绕组电流i1产生90°的相位差，即：
C i2
i i1 i2 i1
A
A
A
ωt Y
BY
BY
B
M
0 45°90°
360°
1～
X
X
X
(a) 电路图
(b) 波形图
t 0 t90 t180
加入起动绕组后，和工作绕组并联连接于单相交流电源上。
永磁直流无刷电动机-PPT精选文档21页
Hunan University
Hunan University
Hunan University
• 定子各相绕组在位置检测器的控制下， 依次馈电
• 产生的电枢磁场和转动的转子永磁磁场 在空间能保持将近垂直
• 转子在一周内有三种磁状态，电磁转矩 有很大的脉动
2. 三相桥式
Hunan University
Hunan University
5-1 永磁无刷直流电动机原理
Hunan University
一、基本组成
永磁电机本体、转子位置检测器和功率电子开关
Hunan University
Hunan University
逆变器用于给电动机定子各相绕组在一定的时刻通以一定时间长 短的直流电流，以便与转子永磁磁场相互作用产生持续不断的 恒定转矩，各个功率器件的触发由转子位置监测器检测到University
Hunan University
三三通电方式
Hunan University
三、运行特性
Hunan University
n(Us K eUT)KeRKTTa
与并励直流电动机机械特性 相似，调压调速式永磁直流 无刷电动机的主要调速方式 通过对直流电源的PWM调制 来实现
位置检测装置
Hunan University
• 电磁式位置传感器 • 磁敏式位置传感器 • 光电式位置传感器
Hunan University
磁敏式位置传感器
Hunan University
磁敏式位置传感器
Hunan University
光电式位置传感器
二、运行原理
1.三相半桥
Hunan University
Hunan University
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微型永磁直流电动机培训
讲师：黄大绪
培训内容
培训内容
通过本次培训使参加培训人员了解以 下问题： 1.微型永磁直流电动机特点、用途、分 类及工作原理等 2.永磁直流电动机磁路设计 3.永磁直流电动机零部件设计 4.微型永磁直流动机是指用永磁材 料（或加上铁磁材料）制成磁极，以 建立电动机所需要的激磁磁场的一类 直流电动机。
( a ——为并联支路对数)并联支路后，接到外加电压
条
上。那
末，每条并联支路两端的感应电势是相等的，因此，电枢感应电
势
，又由于电动机的每极磁通量 F a = p Da Ld BCP (Wb ，)
p Da n n= (m / s) 60
电枢铁芯外圆的线速度
，式中，n ——为电枢转速
60a
2P
（rpm）。所以，电枢感应电势 E = PF a N a n(V ) a
（8）
PF a N a 60a
（9）
称为电势系数，单位为： 若将公式中的转速 用角速度
； 表示，
而且，得到电势系数 单位为： ；
，
(11）
14
Na
第一讲
UN
1.2.4 电动机损耗及能量流程图
电动机的损耗可以分为两类：A、同负载（电磁转矩） 有关的；B、同转速有关的。 A、同负载（电磁转矩）有关的损耗为： (1)电枢线圈的铜损耗 ： ，其中， 为电动 机输入电流， 为电动机电枢电阻。 (2)电刷接触损耗 ：通常用 计算，其 中， ——为一对电刷接触电压降。 (3)换向损耗 ，是换向线圈内的电损耗。该损耗会随 电枢电流（也即负载）的增大而增加。
1.2.2电枢感应电势
若一根导体，在磁通密度为B(单位为：T)的磁场中，并接上外加电压为 的直 流电源后，有电流 流过，导体将受到电磁力F的作用，并以线速度 (单位： )运动， 如图6所示。
图6
10
Na
第一讲
1.2.2电枢感应电势
UN
根据法拉第电磁感应定律，运动导体切割磁场的磁力线将产 生感应电势e，感应电势e加上导体电阻r上的电压降 ，同外加电 压 平衡： 感应电势e的大小为： e = BLdn (V ) 式中， ——为导体在磁场中的有效长度，单位为m。 感应电势e的方向可用右手定则确定。 在电机学中，e称运动电势或切割电势或旋转电势。
图4 图5 根据毕奥—萨伐电磁力定律，当磁场与通电导体相互垂直时，如图5所示， 作用在导体上的电磁力为：F=BIaLδ。 电磁力F的单位：N； 通电导体在磁场所处的位置的磁通密度B的单位：T； 电流Ia的单位：A； 通电导体在磁场中的有效长度Lδ的单位：m。
8
第一讲
1.2.1电枢电磁转矩
如果在磁场中电枢上有一匝线圈通以不变的电流Ia，那末，由一匝线圈的两个 边产生的电磁力在一个磁极下就形成的电磁转矩的平均值为： （ 1） 其中， — —气隙磁通密度在一个磁极下的平均值，单位T； —电枢导体在气隙中的有效长度（也称计算长度），单位m； —电枢导体中的电流，单位A； —电枢铁芯外圆直径，单位m。 电动机每极的磁通量为： （ 2）
9
第一讲
1.2.1电枢电磁转矩
其中，P——电动机的磁极对数，所以， T em = 若电枢的线圈总匝数为 W， W = 矩为
2 Pf a I a ( N ?m) p
Na ，其中， N a ——为电枢的串联总导体数，那末，电枢的电磁转 2
（3）
Tem =
N PF a N a 2 PF a I a a = I a ( N ?m) p 2 p
3
第一讲
1.1 特点、用途和分类
（1）特点
微型永磁直流电动机具有结构简单；效率高，出力大；体积 小，重量轻；用铜量少；换向性能较好，以及具有下垂的机械 特性，调速范围宽；起动转矩大等特点。
（2）用途
（3）分类
该类电动机常用于要求起动转矩大，转速范围大的场合。 a.按性能和特性可分为：经济型；精密型；动力型。 b.按运动方式可分为：旋转式和直线式（如音圈电机）。 c. 按结构特点可分：有槽式和无槽式。而无槽式又可分为有 铁芯的和无铁芯的。 d.按是否带有电刷可分为：有刷永磁直流电动机和无刷永磁 直流电动机。
4
第一讲
1.2 工作原理
将电能从电网输入电动机后，通过电动机内部的电磁作用转为 机械能，带动机械负载旋转做功。作用在转轴和负载上的转矩，是 由转子线圈中的电流同气隙中的磁场相互作用产生的。而磁场是由 永磁体组成的磁极产生的。 在电动机内部的能量转换过程中，含四种能量形式：电能、机械 能、磁场储能、热能。 上述四种能量之间关系如下：
图1
图2
6
第一讲
1.2 工作原理
换向器和电刷的作用——能使线圈边电流方向改变 的作用。
图3
7
第一讲
1.2.1电枢电磁转矩
通常在电动机的一个磁极下，气隙磁通沿电枢铁芯外圆圆周分布是不均匀的。 在磁极的中心位置磁通 磁密度B最大，且从磁极中心线位置向两磁极边缘时，磁通 密度逐渐变小，直至为零。磁通密度为零的位置恰好处在两磁极间的几何中心线上。 如图4所示。
电网输入电动机的电能=电动机内部磁场储能的 增量+电动机内部转换为热能的能量损耗+电动 机机械能输出
5
第一讲
1.2 工作原理
根据毕奥—萨伐电磁力定律，通电导体在磁场中将受到电磁 力作用，并且电流方向、磁场方向以及电磁力方向符合左手定则。 如图1所示。电动机转子线圈在定子磁场中，线圈两边将受到电磁 力的作用，而形成电磁转矩，如图2所示。
令 KT =
则 Tem = KT I
其中， 称为电磁转矩系数，单位为 。它是直流电动机的主 要参数，在给定负载转矩情况下，它决定了电动机的输入电流值； 它也是直流电动机主要的设计参数。
13
Na
第一讲
前述公式（4）可写成：
Ea = KE n(V )
式中 K E =
UN
1.2.3 电磁转矩系数和电势系数
11
Na
第一讲
1.2.2 电枢感应电势
a
UN
如果电枢上串联布置有 N 根总导体数，气隙磁场的平均磁通
密度为 度）为
Bcp (T )
，电枢导体在气隙磁场中的有效长度（也称计算长 ，那末，电枢的串联总导体数 的总平均电
2a
Ld (m)
势 E = BCP Ldn Na (V ) ，如果电动机电枢线圈被电刷对称地分成
12
Na
第一讲
UN
1.2.3 电磁转矩系数和电势系数
公式（3）中 的电流 为电枢线圈导体中的电流，如果电 枢绕圈的并联支路数为 ，且电动机的输入电流为I时，那末， 电枢线圈导体中的电流 ，所以，公式（3）又可写成
Tem = PF a N a I 2p a
PF a N a 2p a
（5）
（6）
（7）
讲师：黄大绪
培训内容
培训内容
通过本次培训使参加培训人员了解以 下问题： 1.微型永磁直流电动机特点、用途、分 类及工作原理等 2.永磁直流电动机磁路设计 3.永磁直流电动机零部件设计 4.微型永磁直流动机是指用永磁材 料（或加上铁磁材料）制成磁极，以 建立电动机所需要的激磁磁场的一类 直流电动机。
( a ——为并联支路对数)并联支路后，接到外加电压
条
上。那
末，每条并联支路两端的感应电势是相等的，因此，电枢感应电
势
，又由于电动机的每极磁通量 F a = p Da Ld BCP (Wb ，)
p Da n n= (m / s) 60
电枢铁芯外圆的线速度
，式中，n ——为电枢转速
60a
2P
（rpm）。所以，电枢感应电势 E = PF a N a n(V ) a
（8）
PF a N a 60a
（9）
称为电势系数，单位为： 若将公式中的转速 用角速度
； 表示，
而且，得到电势系数 单位为： ；
，
(11）
14
Na
第一讲
UN
1.2.4 电动机损耗及能量流程图
电动机的损耗可以分为两类：A、同负载（电磁转矩） 有关的；B、同转速有关的。 A、同负载（电磁转矩）有关的损耗为： (1)电枢线圈的铜损耗 ： ，其中， 为电动 机输入电流， 为电动机电枢电阻。 (2)电刷接触损耗 ：通常用 计算，其 中， ——为一对电刷接触电压降。 (3)换向损耗 ，是换向线圈内的电损耗。该损耗会随 电枢电流（也即负载）的增大而增加。
1.2.2电枢感应电势
若一根导体，在磁通密度为B(单位为：T)的磁场中，并接上外加电压为 的直 流电源后，有电流 流过，导体将受到电磁力F的作用，并以线速度 (单位： )运动， 如图6所示。
图6
10
Na
第一讲
1.2.2电枢感应电势
UN
根据法拉第电磁感应定律，运动导体切割磁场的磁力线将产 生感应电势e，感应电势e加上导体电阻r上的电压降 ，同外加电 压 平衡： 感应电势e的大小为： e = BLdn (V ) 式中， ——为导体在磁场中的有效长度，单位为m。 感应电势e的方向可用右手定则确定。 在电机学中，e称运动电势或切割电势或旋转电势。
图4 图5 根据毕奥—萨伐电磁力定律，当磁场与通电导体相互垂直时，如图5所示， 作用在导体上的电磁力为：F=BIaLδ。 电磁力F的单位：N； 通电导体在磁场所处的位置的磁通密度B的单位：T； 电流Ia的单位：A； 通电导体在磁场中的有效长度Lδ的单位：m。
8
第一讲
1.2.1电枢电磁转矩
如果在磁场中电枢上有一匝线圈通以不变的电流Ia，那末，由一匝线圈的两个 边产生的电磁力在一个磁极下就形成的电磁转矩的平均值为： （ 1） 其中， — —气隙磁通密度在一个磁极下的平均值，单位T； —电枢导体在气隙中的有效长度（也称计算长度），单位m； —电枢导体中的电流，单位A； —电枢铁芯外圆直径，单位m。 电动机每极的磁通量为： （ 2）
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第一讲
1.2.1电枢电磁转矩
其中，P——电动机的磁极对数，所以， T em = 若电枢的线圈总匝数为 W， W = 矩为
2 Pf a I a ( N ?m) p
Na ，其中， N a ——为电枢的串联总导体数，那末，电枢的电磁转 2
（3）
Tem =
N PF a N a 2 PF a I a a = I a ( N ?m) p 2 p
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第一讲
1.1 特点、用途和分类
（1）特点
微型永磁直流电动机具有结构简单；效率高，出力大；体积 小，重量轻；用铜量少；换向性能较好，以及具有下垂的机械 特性，调速范围宽；起动转矩大等特点。
（2）用途
（3）分类
该类电动机常用于要求起动转矩大，转速范围大的场合。 a.按性能和特性可分为：经济型；精密型；动力型。 b.按运动方式可分为：旋转式和直线式（如音圈电机）。 c. 按结构特点可分：有槽式和无槽式。而无槽式又可分为有 铁芯的和无铁芯的。 d.按是否带有电刷可分为：有刷永磁直流电动机和无刷永磁 直流电动机。
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第一讲
1.2 工作原理
将电能从电网输入电动机后，通过电动机内部的电磁作用转为 机械能，带动机械负载旋转做功。作用在转轴和负载上的转矩，是 由转子线圈中的电流同气隙中的磁场相互作用产生的。而磁场是由 永磁体组成的磁极产生的。 在电动机内部的能量转换过程中，含四种能量形式：电能、机械 能、磁场储能、热能。 上述四种能量之间关系如下：
图1
图2
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第一讲
1.2 工作原理
换向器和电刷的作用——能使线圈边电流方向改变 的作用。
图3
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第一讲
1.2.1电枢电磁转矩
通常在电动机的一个磁极下，气隙磁通沿电枢铁芯外圆圆周分布是不均匀的。 在磁极的中心位置磁通 磁密度B最大，且从磁极中心线位置向两磁极边缘时，磁通 密度逐渐变小，直至为零。磁通密度为零的位置恰好处在两磁极间的几何中心线上。 如图4所示。
电网输入电动机的电能=电动机内部磁场储能的 增量+电动机内部转换为热能的能量损耗+电动 机机械能输出
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第一讲
1.2 工作原理
根据毕奥—萨伐电磁力定律，通电导体在磁场中将受到电磁 力作用，并且电流方向、磁场方向以及电磁力方向符合左手定则。 如图1所示。电动机转子线圈在定子磁场中，线圈两边将受到电磁 力的作用，而形成电磁转矩，如图2所示。
令 KT =
则 Tem = KT I
其中， 称为电磁转矩系数，单位为 。它是直流电动机的主 要参数，在给定负载转矩情况下，它决定了电动机的输入电流值； 它也是直流电动机主要的设计参数。
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Na
第一讲
前述公式（4）可写成：
Ea = KE n(V )
式中 K E =
UN
1.2.3 电磁转矩系数和电势系数
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Na
第一讲
1.2.2 电枢感应电势
a
UN
如果电枢上串联布置有 N 根总导体数，气隙磁场的平均磁通
密度为 度）为
Bcp (T )
，电枢导体在气隙磁场中的有效长度（也称计算长 ，那末，电枢的串联总导体数 的总平均电
2a
Ld (m)
势 E = BCP Ldn Na (V ) ，如果电动机电枢线圈被电刷对称地分成
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Na
第一讲
UN
1.2.3 电磁转矩系数和电势系数
公式（3）中 的电流 为电枢线圈导体中的电流，如果电 枢绕圈的并联支路数为 ，且电动机的输入电流为I时，那末， 电枢线圈导体中的电流 ，所以，公式（3）又可写成
Tem = PF a N a I 2p a
PF a N a 2p a
（5）
（6）
（7）