航空直流电机
直流电机种类及应用场合
直流电机种类及应用场合直流电机按照结构形式可分为刷型直流电机和无刷直流电机。
1. 刷型直流电机：刷型直流电机是通过刷子与转子之间的接触产生摩擦来实现电流的流动，进而产生转矩。
它主要由定子、转子、刷子和电枢等组成。
（1）永磁直流电机：永磁直流电机通过在转子中使用永磁体，将电能转化为机械能。
由于永磁体产生的磁场相对强大和稳定，永磁直流电机具有高效率、高转矩、高响应速度等优点，广泛应用于电动车辆、电梯、通讯设备、家用电器等领域。
（2）励磁直流电机：励磁直流电机通过外部励磁电源提供磁场，产生转矩。
励磁直流电机具有较大的输出功率和可调速范围，并且具有较好的负载自适应性能。
它广泛应用于起重机、钢铁冶金、石油化工、煤矿等行业。
（3）复合励磁直流电机：复合励磁直流电机是一种结合了永磁励磁和电磁励磁的混合励磁方式的电机。
它综合了永磁直流电机和励磁直流电机的优点，具有较高的效率、较高的输出功率和较宽的调速范围。
它主要应用于电机控制系统对输出转矩要求较高的场合。
2. 无刷直流电机：无刷直流电机使用电子换向器（称为无刷控制器）以电子方式来换向，避免了传统刷子直流电机的机械摩擦和损耗。
它由定子、转子、传感器和无刷控制器等组成。
（1）无刷直流电机：无刷直流电机具有高效率、高转矩、高速度、高精度调速性能，以及无电刷摩擦、无火花等优点。
它主要应用于机床、数控机床、工业自动化设备、航空航天设备、医疗设备等领域。
（2）无刷直流无刷电机：无刷直流无刷电机将励磁电源放到了定子中，通过在转子上使用永磁体和传感器来实现无刷控制。
它具有高效率、高转矩、高响应等优点，广泛应用于工业自动化、家电、医疗设备、新能源等领域。
总结起来，直流电机种类包括刷型直流电机和无刷直流电机。
刷型直流电机主要包括永磁直流电机、励磁直流电机和复合励磁直流电机，广泛应用于电动车辆、起重机、通讯设备等领域。
无刷直流电机主要包括无刷直流电机和无刷直流无刷电机，广泛应用于机床、工业自动化、医疗设备等领域。
无刷直流电动机原理
无刷直流电动机原理
无刷直流电动机是一种常见的电动机类型，它采用了先进的无刷技术，具有高效、高精度和长寿命等优点，广泛应用于机器人、航空航天、医疗设备、自动化控制等领域。
无刷直流电动机的原理是利用电磁感应产生转矩，其结构由转子、定子和电子控制器组成。
转子由永磁体和电枢组成，定子由线圈和磁铁组成，电子控制器则负责控制电机的转速和转向。
在工作过程中，电子控制器根据需要调整转子的位置和相位，使得电流按照一定的规律流过电枢，产生交替的磁场，从而驱动转子旋转。
无刷直流电动机的控制精度和响应速度非常高，能够快速响应各种控制指令。
无刷直流电动机的应用十分广泛，它已经成为现代工业和科技领域中不可或缺的一部分。
未来随着技术的不断更新和完善，无刷直流电动机的性能和应用范围也将不断扩大。
- 1 -。
不需要换向器的直流电机
汇报人：日期:CATALOGUE目录•引言•直流电机的基本原理•不需要换向器的直流电机的特点•不需要换向器的直流电机的应用场景•不需要换向器的直流电机的优缺点•不需要换向器的直流电机的发展趋势和挑战•结论和展望01引言随着科技的不断进步，对电机的性能要求也在不断提高。
传统的直流电机需要换向器来改变电流方向，这使得电机结构复杂，维护困难。
因此，研究不需要换向器的直流电机具有重要的实际意义。
科技发展的推动在许多实际应用中，如汽车、航空、机器人等，需要高效率、高可靠性且结构简单的电机。
不需要换向器的直流电机可以满足这些需求。
实际应用的需求研究背景和意义研究目的本研究旨在开发一种不需要换向器的直流电机，以简化电机结构、提高电机效率和可靠性，同时降低电机的维护成本。
研究方法为了实现这一目标，我们将采用理论分析和实验研究相结合的方法。
首先，通过电磁场理论和电路理论对电机的设计和优化进行理论分析。
然后，通过实验平台对电机的性能进行测试和验证，以验证设计的有效性。
研究目的和方法02直流电机的基本原理直流电机的转动部分，由转轴、转子铁心、电枢绕组等组成。
电枢换向器磁极直流电机中与电枢配合使用的装置，由多个换向片组成，用于自动改变电枢绕组的电流方向。
直流电机中用于产生磁场的部分，由磁钢或电磁铁制成。
03直流电机的结构0201有刷直流电机有刷直流电机是一种常见的直流电机，其特点是电枢与磁极之间通过接触片进行连接，具有结构简单、成本低等优点，但使用寿命较短。
无刷直流电机无刷直流电机是一种新型的直流电机，其特点是取消了接触片，通过电子换向器自动改变电枢绕组的电流方向，具有使用寿命长、效率高等优点，但成本较高。
直流电机的分类直流电机的原理通电导体在磁场中受到力的作用当直流电流通过电枢绕组时，通电导体在磁场中受到力的作用，使电枢转动。
换向器的作用由于电枢转动过程中，换向器与电枢绕组之间不断改变电流方向，从而改变通电导体所受力的方向，使电枢能够持续转动。
直流电机的工作原理与应用
直流电机的工作原理与应用一、工作原理直流电机是一种将直流电能转化为机械能的装置。
它由电源、定子和转子三部分组成。
定子是由通电的线圈构成，通常称为“电枢”，而转子是由导电材料制成，通常称为“永磁体”。
直流电机的工作原理可以归纳如下：1.电枢和磁场的相互作用：当电枢通电时，产生的电流在电枢中形成一个磁场。
而磁场与永磁体的磁场相互作用，产生力矩。
2.电流的反向变化：当电流的方向发生改变时，该电流在磁场中受到力的方向也会改变。
这导致转子继续旋转。
3.机械输出：转子的旋转将电能转化为机械能，驱动电机的工作。
二、应用领域直流电机具有结构简单、控制方便、启动转矩大、转速可调等特点，被广泛应用于各个领域。
以下是直流电机常见的应用领域：1.工业制造：直流电机广泛应用于工业制造领域，用于驱动各种机械设备，如机床、风机、水泵等。
直流电机的调速性能好，使其在工业制造中能够满足不同功率和转速需求。
2.交通运输：直流电机被用于电动车、电动自行车、电动船和电动机车等交通工具中。
直流电机在交通运输方面的应用，减少了对化石能源的依赖，有助于减少环境污染。
3.家用电器：直流电机应用于家用电器，如洗衣机、风扇和空调等。
直流电机的可靠性和高效性使其成为家用电器的理想选择，提供了持久的性能和节能效果。
4.航空航天：直流电机在航空航天领域有广泛应用。
例如，在无人机和航天器中，直流电机通常被用于驱动螺旋桨或推进器，提供必要的推力。
5.医疗设备：直流电机在医疗设备中发挥着重要的作用。
例如，直流电机用于医用泵浦、手术器械和呼吸机等设备中，提供精确的控制和可靠的性能。
三、直流电机的优势相比其他类型的电机，直流电机有以下几个明显的优势：•可调速性好：直流电机的转速可以通过调节电压或极距来实现，提供了良好的调速性能。
•启动转矩大：直流电机的启动转矩较大，适合用于一些需要高启动转矩的设备。
•工作范围广：直流电机适用于多种负载和转速范围，具有较好的适应性。
直流电动机的用途
直流电动机的用途直流电动机是一种常见的电动机类型，其用途广泛，涉及到许多领域。
下面将详细介绍直流电动机的用途。
一、工业生产直流电动机在工业生产中被广泛应用。
例如，直流电动机可用于机床、冶金设备、塑料机械、印刷机械、纺织机械等工业制造设备中。
直流电动机的优点在于其转矩大、调速性好、启动和制动性能好等特点，这些特点使得直流电动机在工业生产中具有不可替代的作用。
二、交通运输直流电动机也广泛应用于交通运输领域。
例如，直流电动机可用于电动汽车、电动自行车、电动摩托车、电动火车等交通工具中。
直流电动机在交通运输领域的应用主要在于其高效节能、低噪音、低污染等特点，这些特点使得直流电动机成为未来交通运输领域的主流选择。
三、家用电器直流电动机还可用于家用电器中。
例如，直流电动机可用于风扇、吸尘器、洗衣机、电动工具等家用电器中。
直流电动机在家用电器中的应用主要在于其低噪音、低振动、高效节能等特点，这些特点使得直流电动机成为家用电器设计中的重要部分。
四、医疗设备直流电动机也可用于医疗设备中。
例如，直流电动机可用于手术器械、病床、心电图机、血透机等医疗设备中。
直流电动机在医疗设备中的应用主要在于其低噪音、低振动、高精度等特点，这些特点使得直流电动机成为医疗设备设计中的重要部分。
五、航空航天直流电动机也可用于航空航天领域。
例如，直流电动机可用于飞机、卫星、航天器等航空航天设备中。
直流电动机在航空航天领域的应用主要在于其高效节能、低重量、高可靠性等特点，这些特点使得直流电动机成为航空航天领域的核心技术之一。
综上所述，直流电动机的用途非常广泛，涉及到许多领域。
在未来，随着科技的不断进步和应用场景的不断扩展，直流电动机的应用领域将会更加广阔。
第三章_飞机低压直流电源系统
U r f + rc max
→
U r f + rc min rc 导致比较大的损耗，采用PWM控制，改变加
rc max rc min
I f max
=
在W f 上的平均电压，可以减小损耗。
1 励磁电流的脉宽调制控制
续流D，在V关断时提供通路。 没有D行不行？
+ Rj Wj Ec D Ec
励磁电流I f(A)
12
16
20
电流I(A)
空载特性曲线
外特性曲线
80 60 40 20 0
UN
0
200 400 600 800 1000
电流I ( A )
电流I(A)
不带调压器
带调压器
外特性：
• 电流增加，电枢回路的电 阻电压降上升，使端电压 下降 • 感应电势正比于每极磁通， 电流增加，电枢反应的去 磁作用会使每极磁通减少， 使感应电势下降，端电压 进一步下降。 • 对于 并励发电机，励磁绕 组和电枢绕组并联，端电 压的下降使励磁电流成正 比的减少，每极磁通降低， 感应电势和端电压进一步 降低。
损坏V。
+ Rj Wj D
ij
V ij
V _ (b)晶体管V截止，励磁电流经D续流
_
(a)晶体管V开通，励磁电流ij增长
图 5-15 晶体管调压器末级晶体管的接线图
损耗分析 （假设I f 平直） Pon = U ces I cs = U ces I f Von ： ：
E I L = U RL = RL +Ra
电 压 U
（v）
80
电压较高时： If大：磁路饱和
60
40
航空电气系统
4.1飞机电气系统特性交流电气系统其组成（1）发电（2）主配电和保护（3）采用变压镇流器（TRU）的功率变换和蓄电池的能量储存（4）次级配电及保护4.2 发电4.2．1 直流发电通常为28V 现已有直流270V的系统直流电机为自激形式的，内部包括产生电功率的转子电枢。
通过镇流变化成直流电，它使简单的正弦波输出电压有效地进行半波整流并滤波而得到带残余波纹的稳定直流电压。
飞机应用中发电机通常是并激式，其中高阻抗励磁线圈和电枢4.2．1 交流发电大多数情况下为恒频。
现代交流发电机通常称为复式发电机，其工作原理如下，从左到右依次：（1）永磁发电机（PMG）（2）含旋转二极管的励磁定子围绕的励磁转子（3）由功率定子围绕的功率转子飞机上应用的大多数交流系统采用三相系统，即发电机输出三个正弦波，在相位上相差120。
这些相电机通常采用星形形式连接，每一相的一端连接到中性点。
飞机频率控制系统的标准是400周/秒或400Hz交流电机星形三相系统交流电源的主要优势是工作在价高的115V电压，而不是直流系统的直流28V。
高电压工作优点不再其自身，实际上，高压对绝缘的要求更高。
高电压最明显的优势在于功率的传输。
对于一定数值的功率传输，电压较高，相应的电流较小。
电流越小，则损失越小，电压降和功率损耗就会越小。
4.2.3电源系统的主要控制部分：直流系统：（1）调压（2）并联工作（3）保护功能交流系统：（1）调压（2）并联工作（3）监控功能4.2.3.1直流系统发电控制调压直流发电由并联自激电机产生。
需要自动调节的功能以适应负载和发动机速度的变化。
直流电机每通道的最大电压限制为400A或12Kw有两个原因：（1）用于承载所需电流的导线或开关设备的尺寸限制（2）如果超过这些值，有刷直流发电机将过度磨损而导致维护费用增加并联工作许多敏感的飞机仪器设备和导航设备组成的电气负载在供电中断后可能收到干扰而需要重启或重新初始化。
为了满足这一要求，将发电机并联起来，在他们之间均担这些负载。
直流无刷电动机工作原理与控制方法
直流无刷电动机工作原理与控制方法直流无刷电动机（Brushless DC Motor，简称BLDC）是一种基于电磁力作用实现机械能转换的电机。
与传统的有刷直流电动机相比，BLDC 电机不需要传统的用于换向的有刷子和槽型换向器，具有寿命长、效率高和维护方便等优点。
BLDC电机广泛应用于工业自动化、电动车辆、航空航天等领域。
BLDC电动机的工作原理如下：1.结构组成：BLDC电动机主要由转子、定子和传感器组成。
2.定子：定子是由硅钢片叠压而成，上面布置有若干个线圈，通电后产生磁场。
3.转子：转子上布置有磁铁，组成多个极对，其中每个极对由两个磁体构成。
4.传感器：BLDC电机中通常搭配有霍尔传感器或者编码器，用于检测转子位置，实现无刷电机的精确控制。
BLDC电动机的控制方法如下：1.转子位置检测：通过霍尔传感器或编码器检测转子位置，以便控制电机的相电流通断和电流方向。
2.电流控制：根据转子位置信息，利用控制算法控制电机的相电流，将电流引导到正确的相位上以实现电机的转动。
3.电压控制：根据电机转速需求，控制电机的进给电压，调整电机转速。
4.速度控制：通过调整电机的进给电压和相电流，使电机达到所需的速度。
5.扭矩控制：通过控制电机的相电流大小，控制电机的输出扭矩。
BLDC电机的控制可以分为开环控制和闭环控制两种方式：1.开环控制：根据电机的数学模型和控制算法，在事先给定的速度范围内，根据转子位置信息和电机参数计算出合适的相电流和电压进行控制。
开环控制简单，但无法实现高精度的转速和位置控制。
2.闭环控制：通过传感器实时检测转子位置和速度，在控制算法中进行比较，调整相电流和电压，使电机输出所需的速度和扭矩。
闭环控制可以实现高精度的转速和位置控制，但相对于开环控制，需要更多的硬件和软件支持。
总结起来，BLDC电动机通过转子位置检测和电流控制实现高精度的转速和位置控制。
在控制方法上，可以采用开环控制或闭环控制，根据具体应用的需求选择合适的控制方式。
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换向器
直流发电机的基本工作原理
直流发电机的基本工作原理
1
B
6
N
2
1＇ 2
2＇ 3 3＇
1
4
6＇ 6 54＇ 5＇
n
3
A
４
5
S
几何中性线
航空直流发电机的原理模型
直流发电机的基本工作原理
NN
1
B
6
2
2
1
n
B 1＇2
1
32＇13＇ ＇2 41
2＇ 3 33＇
4A
6＇6 6
5 46＇＇ 6 5＇
5 4＇ 5４＇
永磁体
圆通盘
电刷
法拉第圆盘发电机
直流发电机的发展历程
➢ 1870 年，比
利时学者格拉姆 制成了由水轮驱 动、性能优良的 直流发电机。
直流发电机的基·l ·v
B 的大小和方向 e 的大小和方向 v 的大小和方向 法拉第电磁感应定律
直流发电机的基本工作原理
N
2
1
1＇ 2＇ 3＇
发动机 作动器
直流发电机 机械能
直流电动机
电网 直流电能
电网
直流电机的定义和分类
直流电机的发展
直流电机发展过程中的几件大事
➢ 1831年，法拉第建立了电磁感应原理、建造了第一座发 电机原型 。
➢ 1832年，法国人皮克希受法拉第发现的启示，应用电磁 感应原理制成了最初的交流发电机 。
直流电机的发展
飞机直流电机的基本结构
飞 机 直机 流 发壳 电 机
飞机直流电机的基本结构
结 合 盘 磁 轭
磁轭 是磁路的一部分 , 用导磁性能好的电工钢做成。
飞机直流电机的基本结构
结 合 盘 磁 轭
结合盘 发电机的后端盖,是发电机与发动机传动机匣结合的部分, 用机械强度高的合金钢做成。
飞机直流电机的基本结构 （二） 磁 极
n
3
A
４
5
5
SS
NN
2
2
2＇ 3 2＇ 3
1＇
1＇
1
B 1 2 3 B A 2 3＇3 A 3＇
1
41
4
6＇
66＇5
6 54
4
n
n
6
5＇6
4＇ 5＇
4＇
5
5
SS
(a) (a)
(b) (b)
电枢绕组中的电势
直流发电机的基本工作原理
Ea ea
电枢电势 Ea
ea
t
直流电机电刷间的电势
直流发电机的基本工作原理
换向 装置
电势和电流
交变的电枢 导体电流
◎ 思考题与作业
1、为什么说直流电机本质上是一台带有换向装置的交流电 机？ 2、请列表说明飞机直流发电机与直流电动机在工作原理上 有何异同？
飞机直流电机的基本结构
回篇目录
定子 转子
DCG的电路连接
和其它所有的旋转 电机一样，DCG主 要由定子及转子两 部分组成。
直流电机发展过程中的几件大事
➢ 1870 年，比利时学者格拉姆制成了性能优良的直流发 电机。
➢ 1873 年，比利时学者格拉姆发明了直流电动机。
航空直流发电机的应用
航空直流电动机的应用
温度调节控制活门
襟副翼作动器
调整片效应作动器
直流发电机的发展历程 ➢ 1831年,法拉第建立电磁感应原理、建造了第一座发电机原型。
航空直流电机的基本工作原理和结构
回篇目录
直流发电机的基本工作原理 直流电机的可逆原理 直流电动机的基本工作原理
直流电机的基本工作原理
教学目的及教学思路
➢ 掌握直流发电机基本工作原理； ➢ 掌握直流电动机基本工作原理； ➢ 理解直流电机的可逆原理； ➢ 系统掌握直流电机基本工作原理。
直流电机的基本工作原理
直流电机的基本工作原理
◎小结
1、电磁基本定律的应用 法拉第电磁感应定律
导体运动 导体运动
安培力定律
磁场 磁场
e = Blv
电势和电流 电势和电流
f = BIl
发电机可逆 电动机原理
直流电机的基本工作原理
航空直流电机的基本工作原理
◎小结
2、直流电机的工作原理
电动机
导体运动
磁场
发电机
外电路的 直流电流
B
主极磁通密度在空间的分布
直流发电机的基本工作原理
直流发电机的基本工作原理
直流发电机的基本工作原理
直流发电机藉助于换向器和电刷，将电势方向即 将改变的元件及时地由一条支路换接到另一条支路， 保证每条支路始终由在一定极性下运动的全部元件组 成，而在一定极下运动的元件，其电势方向是固定不 变的。因而能在电机的正负电刷间得到方向不变、大 小基本不变的电势。
DCG的通风
飞机直流电机的基本结构
教学目的及教学思路
➢ 了解飞机直流发电机的基本结构组成及其特点； ➢ 理解飞机直流发电机的基本电磁环境及其基本概念； ➢ 掌握飞机直流发电机的电路连接及其等值电路。
飞机直流电机的基本结构
飞 机 直整 流体 发分 电解 机
飞机直流电机的基本结构
接线板
接线柱
连接条 前轴承 前端盖
教学目的及教学思路
➢ 基本电磁定律在电机原理分析中的应用 ➢ 换向器和电刷在直流电机中的作用 ➢ 直流电机中“直流”的实现方法
重点 难点
直流电机的基本工作原理
教学目的及教学思路
引入定律
法拉第电磁感应定律、安培力定律
分解目标
总体目标分解为几层递进问题
抓住核心
如何实现“直流”？
系统掌握
两个工作原理
直流电机的基本工作原理
● 主磁极
飞机直流电机的基本结构
（二） 磁 极 ● 主磁极 由激磁线圈及 磁极铁芯组成。
磁轭 固定螺钉 激磁线圈
磁极铁芯
飞机直流电机的基本结构 （二） 磁 极
● 几个基本概念 ■极 掌
主极铁芯下面的扩大部 分,其特定形状对应于主极 磁通的分布规律,又称极靴。
极掌
B
飞机直流电机的基本结构 （二） 磁 极
换向器
风扇 电枢
刷架组件
空心轴 星形衬筒
绑线 柔性轴
电刷
机壳 后端盖
换向磁极 主磁极
飞机直流电机的基本结构
一、定 子
主要由机壳、磁极、电刷组件、以及接线盒、端盖、 通风管等部分组成。
(一) 机 壳
由磁轭及结合盘两部分组成。
结 合
盘
● 磁 轭 固定磁极的部分。
磁
轭
● 结合盘 发电机的后端盖。
● 磁轭与结合盘焊接成一个整体。
直流电动机的发明
➢ 1873 年，格 拉姆发明了直流 电动机。
直流电动机的基本工作原理
安培(1775-1836)
安培力定律
f = B ·I ·l
B 的大小和方向 f 的大小和方向 I 的大小和方向
直流电动机的基本工作原理
N
2
3
1
23
1
4
65
４
6
I
5
I
S
－＋
航空直流电动机的原理模型
直流电动机的基本工作原理
n
3
6＇
6
5＇ 4＇
４
55
S
1 234
S
N
1 234
环形电枢绕组
航空直流发电机的原理模型
直流发电机的基本工作原理 直流发电机电枢导体中的电势
直流发电机的基本工作原理 航空直流发电机的原理模型
直流发电机的基本工作原理
1
B
6
N
2
1＇ 2
2＇ 3 3＇
1
4
6＇ 6 54＇ 5＇
n
3
A
４
5
S
航空直流发电机的原理模型