直流有刷电机
直流有刷电机驱动器工作原理
直流有刷电机驱动器工作原理1. 直流有刷电机的基本概念1.1 什么是直流有刷电机？大家好，今天咱们来聊聊直流有刷电机，这可是咱们日常生活中经常遇到的“小家伙”。
比如说你家电动牙刷、玩具车，甚至是电风扇里，都能找到它的身影。
直流有刷电机的工作原理其实很简单，简单到你可能都没想到。
它的“有刷”其实是指电机内部有刷子，通过与转子上的换向器接触来供电，就像给电机喝水一样，让它转起来。
1.2 为啥选直流有刷电机？那么，为什么选择直流有刷电机呢？首先，它的控制相对简单，方便上手。
电压一加，电机就乖乖地转，不像某些高科技玩意儿那么复杂，让人摸不着头脑。
其次，它的成本也比较低，适合大多数家庭和小型设备。
总之，直流有刷电机就像是小朋友眼中的糖果，既简单又可口。
2. 驱动器的角色2.1 驱动器是什么？好吧，接下来咱们得说说驱动器了。
别看它名字听起来高大上，其实它就是负责控制电机“发脾气”的那个小家伙。
想象一下，如果电机是个顽皮的小孩，驱动器就是那个给他定规矩的家长。
驱动器负责根据你给的指令调节电机的速度和方向，简直是电机的“调皮捣蛋”的克星。
2.2 驱动器怎么工作？驱动器工作时，就像是把电机的状态调音一样。
你想让电机转快，它就给它更多电压，想让它转慢，那就减点电压。
通过这种方式，驱动器能够精准地控制电机的转动。
而且，现代的驱动器还有一些智能功能，比如过流保护和温控，确保电机不会因为过热或超负荷而“罢工”。
真是个聪明的小家伙！3. 工作原理剖析3.1 电流的秘密说到工作原理，咱们得先聊聊电流。
直流有刷电机的核心就是电流如何在电机内部流动。
电流从电源通过驱动器，经过电刷，最终到达转子。
这个过程就像是开车经过一个个红绿灯，你得等信号灯变绿才能继续行驶。
在电机里，电流就是那条不怕绕路的司机，总是能找到最短的路径让转子旋转。
3.2 转子的魔力而说到转子，它就像是电机的小心脏。
一旦电流流过，转子就开始旋转，带动轴承转动，进而推动连接的设备。
直流有刷电机原理
直流有刷电机原理
直流有刷电机是一种常见的电机类型，其工作原理是基于直流电源的提供与反转，使电流经过电机的线圈，从而产生磁场引起电机转动。
该电机由定子和转子两部分组成。
定子是电机的静止部分，通常由一组线圈或电磁铁组成。
转子是电机的旋转部分，通常由磁钢或永磁材料制成。
两者之间存在一定的间隙。
在工作时，直流电源的正负极分别与定子线圈的两端相连。
当电流通过线圈时，形成磁场。
根据左手定则，如果电流通过线圈产生的磁场与转子磁场之间存在一定的角度偏移，则会产生力矩作用于转子。
为了实现转子的连续旋转，需要通过反转电流的方向。
这通常通过电机中的一个旋转开关（或称为"刷子"）来实现，它与定子电极相连。
当转子旋转时，刷子会持续与定子的不同区域接触，并在定子线圈之间建立反应电流。
这种反应电流的方向与之前通过线圈时的方向相反，从而改变了线圈内的磁场方向。
这种反向的磁场将会继续推动转子旋转。
需要注意的是，直流有刷电机通常效率较低，噪音较大，并且因为刷子与电机之间的摩擦，容易产生电火花。
此外，刷子与电机之间的接触也会导致磨损和需要定期维护。
总之，直流有刷电机是一种基于直流电源的电机类型，通过刷子与定子电极之间的接触与反转，产生磁场作用于转子，从而实现电机的转动。
直流有刷电机的工作原理
直流有刷电机的工作原理直流有刷电机是一种将电能转化为机械能的设备，在很多场合如风力发电机、电动汽车、电动工具等都有广泛的应用。
它的主要工作原理是靠磁场与电流之间的相互作用。
1.电机结构直流有刷电机由转子和定子两部分组成。
转子是旋转部分，由支撑转子轴的轴承、转子芯、换向器、磁轭、磁极等组成。
定子是静止部分，由定子铁芯、定子绕组、前后端盖等组成。
直流有刷电机采用永磁体产生磁场，具体而言，是通过接通定子绕组中的电流产生磁场，使其与永磁体形成磁通，从而实现旋转。
2.工作原理2.1 磁场与电流直流有刷电机中，磁极间存在一个轴向的磁通，称为空气磁通。
在运转时，定子绕组内会注入电流，这些电流会形成一个与空气磁通相互垂直的磁场。
由于电流的方向不同，产生的磁场方向也不同。
当电流流过绕组时，会形成磁场，磁场又会作用于磁极，从而改变磁通分布。
当磁通分布不均匀时，就会使得转子转动，因为电机中都是以磁极为方向的。
2.2 换向器的作用当转子继续转动时，该磁力会使转子绕组进入下一个磁场区域，但定子绕组中的电流方向仍然保持不变，从而导致磁力的极性变化。
为了让磁极的转动能够持续下去，需要交换绕组的电流方向。
这个任务就由变向器承担，变向器旋转一周将绕组中的电流方向反向，实现了磁极的转动。
2.3 感应电动势的产生由于绕组中的电流方向改变，因此会改变磁通的分布。
这种改变磁通的行为对电磁感应的产生十分重要。
当绕组中电流方向改变时，绕组中会产生一个感应电动势。
感应电动势的方向和磁通的方向成反比例关系，但它的大小与磁通的变化速度成正比例关系。
当磁通变化速度越快时，感应电动势的大小越大。
这种感应电动势会使电流在绕组内产生反向的流动，从而磁极继续旋转。
3.结论直流有刷电机主要通过磁场和电流的相互作用，产生电动势并将电能转换为机械能的过程中来实现其工作原理。
它也承担着许多应用的要求，例如高转速、高输出功率、高效率等要求，因此电机的设计不仅要考虑运动轨迹和电气性能，而且还要考虑其应用的实际情况，以达到更好的使用效果。
有刷直流电机和无刷直流电机的结构及工作原理
有刷直流电机和无刷直流电机的结构及工作原理一、有刷直流电机的结构及工作原理1.1 有刷直流电机的组成部分有刷直流电机主要由以下几个部分组成：定子、转子、电刷、换向器和轴承。
其中，定子和转子是电机的核心部件，电刷和换向器则起到传输电流和实现换向的作用，轴承则保证了电机的正常运转。
1.2 有刷直流电机的工作原理有刷直流电机的工作原理主要是利用电刷在换向器表面产生摩擦力，使电流在定子和转子之间的线圈中产生磁场，从而实现电机的转动。
当电流通过定子线圈时，会产生一个磁场，这个磁场会与转子上的永磁体相互作用，使转子产生旋转力矩。
而电刷则在换向器表面不断滑动，当电流方向改变时，电刷与换向器之间的接触点也会随之改变，从而实现电流方向的切换。
这样，电机就能连续不断地转动下去。
二、无刷直流电机的结构及工作原理2.1 无刷直流电机的组成部分无刷直流电机与有刷直流电机相比，最大的区别在于它采用了无刷设计，即没有传统的电刷。
因此，无刷直流电机的主要组成部分包括：定子、转子、霍尔传感器、电子控制器和轴承等。
其中，定子和转子是电机的核心部件，霍尔传感器用于检测转子的转速，电子控制器则负责控制电机的运行，轴承则保证了电机的正常运转。
2.2 无刷直流电机的工作原理无刷直流电机的工作原理与有刷直流电机类似，也是通过电磁感应原理实现的。
当电流通过定子线圈时，会产生一个磁场，这个磁场会与转子上的永磁体相互作用，使转子产生旋转力矩。
由于无刷直流电机采用了无刷设计，因此不需要传统的电刷来实现换向。
相反，霍尔传感器会实时监测转子的转速，并将这些信息传递给电子控制器。
电子控制器根据这些信息来判断是否需要进行换向操作，从而实现连续不断地转动下去。
三、总结有刷直流电机和无刷直流电机虽然在结构上有所不同，但其工作原理都是基于电磁感应原理。
有刷直流电机通过电刷在换向器表面产生摩擦力来实现换向和连续转动；而无刷直流电机则采用霍尔传感器和电子控制器来实现换向和连续转动。
直流有刷电机和直流无刷电机的区别
直流有刷电机和直流无刷电机的区别直流电机是我们工业和日常生活中常用的电机类型之一，因为其结构简单，易于维护，可控性好等特点，在市场上广泛应用。
其中直流有刷电机和直流无刷电机是两种常见的类型，本文将从以下几个方面介绍它们的区别。
工作原理区别直流有刷电机的工作原理是将电流通过电刷进入电机转子来驱动电机转动。
当电流进入转子时，电刷就会磨损，刷子磨损不同会导致电机性能的降低。
直流无刷电机则是通过转子内部的永磁体与固定在电机外部的电子控制器之间的电信号交互来产生电机转动所需的磁场。
这使得无刷电机的寿命更长且维护更容易。
结构区别直流有刷电机的转子与同轴排列的永磁体相连，同时固定的定子上有一对电刷与转子形成接触，以交替地向转子供电。
而直流无刷电机的转子上磁体是固定的，电子控制器通过多个凸、凹形状的永磁体，控制铜线圈中的电流，使得转子内部的永磁体逐段地受到磁场作用，从而完成电机的旋转。
能效区别由于直流有刷电机中的电刷接触转子时会产生热量，因此该电机类型的能效不如无刷电机，而直流无刷电机中的电子控制器可以实时控制电流和旋转速度，避免了能量浪费，使得电机能效更高。
驱动系统区别直流有刷电机的驱动系统需要自带的反转器来改变电机的转向，而直流无刷电机通过控制器改变电流方向可以轻松实现反转，因而无需附加反转器。
应用区别直流有刷电机的应用更加广泛，适用于需要在低转速下具有大量转矩输出的应用场合（例如电动工具，家庭电器，玩具等）。
直流无刷电机则适用于需要更高转速、噪音低、维护成本低（例如风扇，IT设备冷却器等）。
总体来说，直流无刷电机在能效、寿命和维护成本方面具有明显优势，但直流有刷电机依然在特定的应用场合中具有重要的地位。
理解以及掌握有刷电机与无刷电机的区别对于正确选型和应用电机具有重要的帮助。
直流有刷电机曲线
直流有刷电机是一种常见的电机类型，它使用直流电源并通过磁场和电流的作用产生旋转运动。
对于这种电机，其性能曲线描述了在不同转速和扭矩下电机的输出特性。
以下是一个关于直流有刷电机性能曲线的简要概述：1. 转速特性：电机的转速随着电压的增加而增加。
这意味着更高的电压将导致电机更快地旋转。
然而，当电压增加到一定程度时，转速的增加可能会变得缓慢或停止，因为电机的机械限制和散热能力可能会限制更高的转速。
2. 扭矩特性：扭矩是电机的输出力，决定了它能够产生的力矩大小。
扭矩与转速和电流有关，因此电机的扭矩会随着电压和电流的增加而增加。
然而，当电流增加到一定程度时，电机的功率损耗可能会增加，导致效率下降。
此外，电机的机械限制也可能会限制更高的扭矩输出。
3. 曲线形状：特性曲线的形状可以反映电机的性能特点。
一些电机可能在低速时具有更高的扭矩，而另一些可能在高速时表现更好。
这取决于电机的设计和材料。
此外，电机的效率和耐用性也可能会影响其性能曲线。
4. 启动特性：有刷直流电机的启动特性通常是非线性的，这意味着初始阶段的扭矩和电流可能会突然增加。
这可能会导致启动困难或不稳定运行。
为了改善启动性能，可以使用特殊的启动装置或调整电机的参数。
5. 调速特性：有刷直流电机可以通过调节电压或电流来调节转速。
这种调速范围和稳定性取决于电机的设计和操作条件。
一些电机可能具有更宽的调速范围，而另一些可能受到机械或电气限制。
总的来说，直流有刷电机的性能曲线反映了其特性和限制，对于不同的应用场景，需要根据电机的性能特点进行选择和优化。
直流有刷电机原理
直流有刷电机原理直流有刷电机是一种常见的电动机，广泛应用于家电、汽车、机械等领域。
本文将介绍直流有刷电机的原理、结构和工作过程。
一、原理直流有刷电机是一种基于电磁感应原理的电动机。
它的基本结构包括转子、定子、刷子和电源。
当电源施加在定子上时，电流通过定子线圈产生磁场。
转子上的永磁体受到磁场的作用，产生旋转力矩，从而使转子转动。
刷子则起到了电流的导电作用。
二、结构直流有刷电机的结构比较简单，由转子、定子、刷子和电源组成。
其中，转子由永磁体和铁芯构成，定子由线圈和铁芯构成，刷子则是一对碳刷，通过弹簧与转子接触。
电源可以是直流电池或者外部直流电源。
三、工作过程直流有刷电机的工作过程可以分为四个阶段：励磁、转子旋转、刷子换向、再励磁。
具体过程如下：1. 励磁：当电源施加在定子上时，电流通过定子线圈，产生磁场。
这个过程称为励磁。
2. 转子旋转：转子上的永磁体受到磁场的作用，产生旋转力矩，从而使转子开始旋转。
3. 刷子换向：当转子旋转到一定角度时，刷子会与电极接触，从而改变电流的方向。
这个过程称为刷子换向。
4. 再励磁：当电流方向改变后，定子线圈的磁场也会改变，从而产生新的旋转力矩。
这个过程称为再励磁。
四、实际应用直流有刷电机广泛应用于各个领域，例如：1. 家电：吸尘器、洗衣机、风扇等。
2. 汽车：电动车、电动汽车、电动自行车等。
3. 机械：机床、风力发电机、水力发电机等。
五、总结直流有刷电机是一种基于电磁感应原理的电动机，结构简单、工作可靠。
它广泛应用于家电、汽车、机械等领域，为人们的生产和生活带来了极大的方便和效益。
有刷直流电机工作原理详解
有刷直流电机工作原理详解有刷直流电机是一种广泛应用于各种工业领域的电机，其工作原理基于电磁感应原理，通过磁场和电流的作用力使转子转动。
下面将对有刷直流电机的工作原理进行详细解释。
一、有刷直流电机的结构有刷直流电机主要由定子、转子、电刷、换向器等部分组成。
定子通常由铁芯和绕组组成，用于产生磁场；转子由铁芯和绕组组成，其上产生的电流与定子的磁场相互作用产生转矩；电刷和换向器则用于控制电流的方向，保证电机正反转。
二、有刷直流电机的工作原理1、通电后，定子绕组产生磁场当有电流通过定子绕组时，绕组中的电流将产生磁场，该磁场在空间上呈闭合状态，称为磁路。
在磁路上，磁力线分布不均匀，使得磁路上的各点具有不同的磁阻。
2、转子在磁场中受力转动转子上的绕组在磁场中会受到力的作用，这个力就是转矩。
转矩的方向与电流的方向有关，当电流方向改变时，转矩方向也会改变。
因此，通过改变电流方向，可以控制电机的正反转。
3、电刷和换向器的作用电刷和换向器是有刷直流电机中非常重要的组成部分。
电刷的作用是将电源的正负极连接到转子的绕组上，以控制电流方向；换向器则用于自动改变电流的方向，以保证电机正反转。
4、调速原理有刷直流电机的调速原理主要是通过改变电流的大小来控制转矩的大小，从而控制电机的转速。
具体来说，当电流增大时，转矩增大，电机的转速也会相应提高；当电流减小时，转矩减小，电机的转速会降低。
因此，可以通过调节电流的大小来实现对电机转速的控制。
三、有刷直流电机的优缺点1、优点：有刷直流电机具有结构简单、控制方便、体积小、转速高、价格低等优点，因此在许多领域得到了广泛应用。
2、缺点：有刷直流电机的缺点主要包括磨损大、维护成本高、寿命短等。
由于电刷和换向器的存在，使得电机的可靠性受到一定的影响。
四、总结有刷直流电机是一种应用广泛的电机，其工作原理基于电磁感应原理，通过磁场和电流的作用力使转子转动。
有刷直流电机的优缺点并存，但其结构简单、控制方便、体积小、转速高等优点使得其在许多领域具有广泛的应用前景。
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直流电机的结构 直流电机的电枢绕组
• 电枢绕组：直流电机电路部分，是机电能量转换枢纽。 • 构成原则：
1.产生最大感应电势； 2.可以承载一定量的电流； 3.结构简单；
4.节约有色金属；
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直流电机的结构
1. 转子（又称电枢） 由铁芯、绕组（线圈）、换向器组成。
2. 定子 定子的分类： 永磁式：由永久磁铁做成。 励磁式：磁极上绕线圈，然后在线圈中 通过直流电，形成电磁铁。 励磁的定义：磁极上的线圈通以直流电 产生磁通，称为励磁。
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直流电机的结构
他励电动机：励磁线圈与转子电枢的电源分开。 并励电动机：励磁线圈与转子电枢并联到同一电源上。 串励电动机：励磁线圈与转子电枢串联接到同一电源上。
本节课小结
直磁或线圈激磁 电刷装置：与换向片配合,完成外直流与内交流互换 机座：构成闭合磁路，并支撑和固定。
电枢铁心：主磁路的一部分，放置电枢绕组。
转子 电枢绕组：由带绝缘的导线绕制而成，是电路部分。 换向器：与电刷配合,完成外直流与内交流互换
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机座和端盖：起支撑和固定作用。
转子
电枢铁心：主磁路的一部分，放置电枢绕组。
电枢绕组：由带绝缘的导线绕制而成，是电路部分。
换向器：与电刷装置配合,完成直流与交流的互换 转轴 轴承
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4
直流电机的结构
1、主磁极 作用：建立主磁场。 构成：主极铁心和套装在铁心上的励磁绕组。
构成：一般用厚0.2-0.5㎜，冲有齿、槽的硅钢片叠 压 夹紧而成。
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直流电机的结构
5、电枢绕组 作用：直流电机的电路部分。 构成：用绝缘的圆形或矩形截面导线绕成，上下层
线圈之间以及线圈与电枢铁心间绝缘，并用槽 楔压紧。 6、换向器 作用：整流（发电机）或逆变（电动机）。 构成：由许多燕尾形的换向片排列成一个圆筒，片间
我国电机工业的发展现状
• 中小型电机生产总量为世界第一 • 大型发电机已经可以实现国有化 • 新型电机紧跟世界先进水平 • 稀土永磁电机异军突起
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直流电机的工作原理
单线圈直流电机模型
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直流电机的工作原理
电刷
+ U
N I
I
–
S
换向片
铁心损耗P c的经验公式: Pc Ph Pe ( kh f Bm ke f 2Bm2 )V
其中：Bm——铁心中磁感应强度的最大值； Kh—— 取决于材料的系数； Ke——取决与材料，叠片厚度和铁心尺寸的系数；
V—— 铁心体积。
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电机中的铁磁材料
温度特性
电机中的铁磁材料
B
若反复磁化若干
循环后，就可得到一个
Br
近似对称于原点的闭合 曲线，称为铁磁材料的 磁滞回线。各磁滞回线
-Hm
H
0 Hm
-Br
顶点的连线称为基本磁
化曲线。
铁磁材料的磁滞回线 和基本磁化曲线
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电机中的铁磁材料
软磁材料 : Br，Hc 较小，磁滞回线较窄，磁滞损耗小 如：纯铁、铸铁、电工钢、坡莫合金
自动控制元件及线路 3
- 直流电机原理与结构
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上节课复习
对比： 电路和磁路
电路
磁路
电动势 Ｅ
[Ｖ] 磁动势 Fm(Fm=IW) （安匝）或 [Ａ]
电流 Ｉ
电导率 γ 电阻 R(R=L/(γS))
电导 G(1/R)
[Ａ] 磁通 Φ [S/m] 磁导率 μ [Ω] 磁阻 Rm(Rm=L/(μS)
致谢
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本节课小结
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8
5
直流电机的结构
直流电机的结构
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直流电机的电枢绕组 • 对于常见的单叠绕组：
磁极对数p =电刷对数m =电流支路对数a 换向片数K =电枢绕组元件数C =槽数S
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直流电机的结构
本节问题： 1.在直流发电机或电动机中换向器的作用是什
直流电源
电刷
线圈
换向器
电流方向：上半边向里，下半边向外。
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直流电机的工作原理
电刷
+ U
F N
I
F I
– S
换向片
由左手定则，通电线圈在磁场的作用下，使线圈逆时针旋转。
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直流电机的工作原理
电刷
FE
+
N IE
U
F
I
–
S
换向片
由右手定则，线圈在磁场中旋转，将在线圈中产生感应 电动势，感应电动势的方向与电流的方向相反。
硬磁材料：Br，Hc较大，磁滞回线较宽，磁滞损耗大 如：钨钢、钴钢、镍钴合金、稀土合金
B
B
Br
Br
-Hc 0
Hc H
-Br
软磁材料
-Hc 0 Hc H
-Br
硬磁材料
工程上铁磁材料的基本磁化曲线可用数据表或曲线表达。
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电机中的铁磁材料
铁心损耗 铁心损耗包括磁滞损耗和涡流损耗.
提示：1）碱性干电池的外筒是钢质材料 2）录像中圆筒形的磁钢其外壳可以导电，且
磁钢的电阻率较大。
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目录
1。电机概述 2。直流电机的原理 3。直流电机结构 4。电机中的铁磁材料
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电机概述
1。电机在国民经济中的作用
世界总用电量的70%以上为电机直接消耗。 工农业生产 日常生活及家用电器 军事领域 其它领域
复励电动机：励磁线圈与转子电枢的联接有串有并，接在 同一电源上。
If
Ia
If
Uf M U U
MU
MU
M
他励
并励
串励
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复励
直流电机的结构
直流电机的具体结构
主磁极：产生恒定的气隙磁通，由铁心和励磁绕组构成 换向磁极：改善换向。 定子 电刷装置：与换向片配合,完成直流与交流的互换
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直流电机的工作原理
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3
直流电机的结构
直流电机由定子、转子和机座等部分构成。
励磁 绕组
机座
磁极
转子
励磁式直流电动机结构
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直流电机的结构
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直流电机的结构
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么？ • 2.直流电机中电枢绕组中的电流是直流电还
是交流电？ • 3.电枢绕组指的是定子绕组还是转子绕组？ • 4.直流电机或者只能作为电动机，或者只能
作为发电机运行？
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电机中的铁磁材料
磁化曲线和磁滞回线 电机的材料主要包括：铜、铁 铜——绕组：电机的电路部分 铁——铁心：电机的磁路部分
电机概述
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电机概述
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电机概述
2。电机的基本功能：
* 电机是一种机电能量转换或信号转换的电磁 机械装置。 * 电机是符合电磁感应定律运行的机械装置。 * 电机按照控制作用来改变输出。
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电机概述
从能量观点看
电动机
电 能
磁场耦合 (电磁感应)
机 械 能
发电机
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直流电机
电机概述
电机 交流电机
直流 有刷 电机
通用/串励 电机
电励磁 同步电机
同步电机
永磁 交流电机
异步电机
磁阻式 电机
无刷直流电机 永磁同步电机 步进电机 开关磁阻电机
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2
电机概述
[1/S] 磁导 λ(λ=1/Rm)
[Wb] [H/m]
[1/H] [H]
欧姆定律 U=IR
基尔霍夫第一定律 ∑I=0 基尔霍夫第二定律 ∑E=∑u
磁路欧姆定律 um=ΦRm 磁路基尔霍夫第一定律 ∑Φ=0 磁路基尔霍夫第二定律 ∑Fm=∑um
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上节课作业
仔细观察录像中制作的简易旋转电机，根据电路课程 已学知识，分析其原理。
非线性的B-H曲线
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电机中的铁磁材料
铁磁材料的导磁性能
铁磁材料中的磁感应强度B 随外磁场H 变化。
Bμ a2
磁饱和
a3
0
a1 H1
H2
Hm
1
3 2
H
BH
1 -- 铁磁材料的 磁化曲线