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串激电机基本原理

概述:

串励电动机作为电机家族的一员,它以自身的诸多特点而普遍应用于家用电器及电动工具中.随着家用电器的普遍应用,它的前景越来越广大.

1.1串励电动机的定义:

定子励磁绕组和电枢(转子)绕组为串联,既可通直流又可通交流电,具有换向器换向的电动机.

1.2串励电动机的基本结构:

串励电动机主要是由定子,转子,前、后端盖(罩)及散热风叶组成.定子由定子铁芯和套在极靴上的绕组组成,其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,通过转轴带动负载做功,将电能转化为机械能; 前后罩起支撑电枢,将定、转子连结固定成一体的作用. 其中转轴,前、后罩要有足够的强度,以防电枢与罩发生共振现象,引起振动和危险.一般前、后罩内有滚动或滑动轴承.

1.3串励电动机的特点:

1.3.1它对于外接电源有广泛的适应性:

不论是交流电还是直流电;不论是60Hz还是50 Hz;不论12V、24VDC还是110V、220V、240V ;总之它可设计成适应任一外接电源的电机.

1.3.2它的转速高,调速范围广:

它的转速范围为3000~40000RPM,在同一电机上采用多个抽头可得到较宽的调速范围.家用电器正需要这种高转速、宽调速范围的电机. 因感应电机达不到高转速(不大于3000

RPM).例如吸尘器,它需要高转速在容器内外形成负压,以产生吸力.

1.3.3启动力矩大,体积小:

当负载力矩增大时, 串励电动机能调整自身的转速和电流,以增大自身的力矩.

1.4串励电动机的设计特点:

串励电动机一般依据客户对电气性能要求及外部结构的需要而设计.一个设计优良的串励电动机,不仅达到客户对电气性能及外部尺寸的要求,还要在绝缘、结构、安全、成本等方面上

优化,既使电机能通过相关的实验考核,符合Array相间的标准,又节省材料和工时.

二、串励电动机基本工作原理

2.1基本原理:

如左图一,它是串励电动机的基本工作

原理图.电流流经上部定子线圈,产生一定方

向的磁场;然后经碳刷进入换向器(铜头),再

在转子绕组中分成上、下并联支路流过,导流

的转子线圈在外部磁场作用下产生力,从而

使转子转动,铜头使转子中的电流始终保持上下对称、连续;电流最后从另一个碳刷出来进入下部定子.因上部与下部定子线圈绕线方向一致,致使上、下定子产生的磁场同向,这是必须保持一致的.

2.2 串励电动机为何能按设计方向连续转动?

如左图二: 其为串励电动机外接直流电时电流、磁通及力矩曲线.电流通过定子线圈的激磁方向由线圈的进、出线以及绕线方向决定. 如图中电流I,可产生磁通Φ1和反向磁通Φ2,而对于串励

电动机,其力矩方向由电流I 及磁通Φ两个矢量决定.这就是定子绕线后接线的开口及交叉决定反正、转向的原因.

正向电流如经绕组产生正向磁场,则电机

产生正向力矩,即正转. 反之则反转. 如左图三,对于单相串励电动机,因电流为交

,则在定子中产生滞后约

°的交变正弦波磁场, 如图中Φ1和Φ2.其电流与磁,从而产生形象同于全波整流波.当定子绕组顺绕时产生上半部分力矩波, 即产1T ,反之则产生负向2T .这样就决定了.

2.3 换向电磁原理

在串励电动机的设计过程中,关于串励电动机的换向问题是最关键的.因为换向状况的好坏直接决定了电机寿命及对无线电设备电磁干扰的好坏.怎样改善串励电动机的换向火花是一个复杂而困难的问题.

如图一, 欲使力矩Tm 的大小

和方向保持为恒定,即Φ及I 在空间上的相位必须恒

定.假使转子沿着轴向旋转,而导体流过的电流却仍未换向,则作用力便无法维持恒定,上述状况便无法

成立,这就需要换向. 电枢旋转时

使每一组件边在经过一固定位置时,其电流得以切换的装置叫换向器(铜头). 组件: 对于串励电动机,指连接两换向片,由进出两线头所连接的多匝线圈为一组件,因组件和换向片一一对应,所以组件数和换向片数相等.

如图四和五表示一个单迭绕组(迭绕对于串励电动机指:任意两串联的线圈都是后一个紧迭在前一个上面,每个组件的始端与终端分别焊接在相邻两换向片上的绕组)电枢的换向过程.设其换向器片数为8,换向器由右向左逆时针运动,并设碳刷宽稍大于一个换向片的宽度.因碳刷位置是固定不变的,开始时换向片1与碳刷完全接触,组件8的下组件边及组件1的上组件边电流合为2i a 流出;当换向器转动至碳刷与换向器片1和2接触处,组件1被短路,组件8的下组件边及组件2的上组件边也合为2i a 流出;当碳刷与换向器片2完全接触时,组件2的上组件边及组件1的下组件边合为2i a 流出,这样换向片1换向完成,组件1中的电流方向由+i 变为-i .,完成此换向过程的时间称为换向周期T K .设此电机负

载转速为12000RPM,则41025.68

1200060

-==x x T k 秒.

2.4 引起换向火花的原因

,其换向周期特短,一般在.在这么短的时间内,要释放电机换向,必然会引起火花.换向组件:

P=(e r +e a )i+e kt i

.只有明

,才能有效地找到

.对于串励电动机,一般要求e kt r +e a )≦4.5V.

电抗电势e r

T K 内,换向组件中电流由+i a 变 (包括槽漏

,通过互感作用在该组件

L –––电枢铁芯长 .

转速越高,电流越大,则电抗电势就愈大.

Φd 及电枢绕组产生的交轴电枢磁场Φaq,此时换向组件轴线与主磁场轴线重合,当电机旋转时,换向组件在交轴电枢磁场中产生的旋转电势大小为: aq a B L V W e ???=2

W –––换向组件匝数

V –––电枢线速度; L –––铁芯长;B aq –––交轴电枢反应产生的磁密.其中B aq ∝W ．i a , 则a a i L V W e ???∝2.

可见e a 的大小与组件匝数平方、线速度及电流成正比;旋转电势e a 与电抗电势e r 方向相

同,总是企图阻止换向组件内电流的变化,使换向延迟.

2.4.2.2 电刷不在几何中性在线:

如图七所示,当电刷偏离几何中性线一定角度β时,换向组件既切割电枢

磁场,产生旋转电势e a ;又切割主磁场,产

生对应的旋转电势e m .它们符合右手安培定则.

β角越大, e m 越大.且e m 的电势方向同e r 的相反.

2.4.2.3 变压器电势e kt

换向组件轴线与主磁场轴线重合,脉振主磁场Φd 与换向线圈匝链,产生变压器电势.

d kt fW

e Φ=44.4

因Φd 与换向组件匝链,故e kt 数值很大,且比(e r +e a )大.其中:

W –––换向组件匝数 f –––电源频率. 2.5 改善火花的方法

改善换向火花的方法大体有下列几种:

2.5.1 使碳刷逆转向偏移一合适角度或将电枢组件与换向片的连接顺旋转方向移一角度.

如图七所示: 当碳刷逆转向偏离β角后,换向组件产生的直轴旋转电势e m 与交轴旋转

电势e a 及电抗电势e r 的方向相反,这样就出现(e a +e r -e m )使换向需释放的能量p 减小,从而改善了火花.β越大,使得e m 越大,则出现e m >>(e r +e a ),同样使能量p 增大,不利换向,这样会使原本延迟的换向变为超前,同时还使电磁转矩下降,故需合适的β角.

在实际设计中,因碳套固定在罩上,其位置不能变,故往往采用将电枢组件与换向片的连接顺旋转方向移一角度.例如下图八所示.

图八(a)所示为换向组件产生的(e a+e r)大,因而火花大;当碳刷逆转向移动两片换向片时,产

瓜瓜

生的e m使(e a+e r-e m)=0(如上图八中b所示).在要求碳刷位置不变的情况下,则将电枢组件与换向片的连接顺旋转方向位移两片换向片(如上图八中c所示).

当然,事情也有其特殊性.如上图九所示: 图(a)表示对于整距绕组的电枢,此时换向火花好,即(e a+e r-e m)=0,图(b)表示将整距绕组变成短距绕组,此时下组件边处在S极下靠中心区的地方,切割电势e m>(e r+e a),出现火花现象; 图(c)表示采取了电枢组件与换向片的连接逆转向移动了一个换向片,使e m减小,从而达到(e a+e r-e m)=0的目的,改善了火花.

2.5.2采用高的激磁绕组与电枢绕组匝数比(即低的电枢绕组与激磁绕组匝数比).

从电抗电势及旋转电势的公式可知,其数值的大小均与W的平方成正比,故减小换向组件匝数(即是减少电枢总匝数)可较快地减小(e r+e a),从下一节的电机设计知识可知,单相串励电动机只要保持定、转子匝数乘积不变,改变定、转子匝数,不会使电动机主要性能发生大的变化,为了减小换向组件中的感应电势,改善换向,宜采用小的电枢匝数.

当然,为了保证效率及温升,不是电枢绕组与激磁绕组的匝数比越小越好,一般串励电机取在1.5~2.0.

2.5.3增加每槽并列组件数n d,即增加换向片数.

在电机整体性能已定的条件下,即电枢绕组与激磁绕组已定,这时要改善火花,可采用增

加换向片数的方法改善火花.因e r 、e a 与换向组件的匝数平方成正比,e kt 与换向组件匝数成正比,故减小换向组件匝数会大大降低(e a + e r )及e kt 值.在电枢绕组总匝数已定情况下,增加每槽并列组件数n d ,即减少了换向各组件匝数,它需通过增加换向片数的方法达到.因增加换向片数后,换向周期T K 相对减少,故实际效果并未达到平方关系,但可改善许多,特别对于高电压电机,因每组件的匝数相对于低电压来说多得多,故采用增加换向片数效果显著. 2.5.4 采用短距绕组.

如图十中(1)所示,当采用整距绕组时,虽然整距绕组可产生最大的电磁力矩,但换向的上下

组件边在同一电枢

槽内.从电抗电势e r 的描述中可知,这时上下组件通过互

感作用在各组件边

中感应的互感电势

e m 增大,使火花增

大.当采用图中(2)的短距绕组时,虽

然电磁力矩稍有减小,但换向的上下

组件边不在同一槽内,从而减小了 e m 降低了火花.实际

绕线机上,采用的全是短距绕组,这样便于双飞叉绕线. 2.5.5 增大气隙

如图十一所示,因交轴电枢反应在顺主磁场方向使直轴磁场增强,在逆主磁场方向使直

轴磁场减弱,如图十一中曲线2;结果使主磁场波形发生畸变,如图中曲线3;主磁场的畸变

会影响换向组件中感应

电势的大

小,影响换向.因

气隙磁阻大,故增大气隙

会削

俱禯

78瓜

祏禯

弱这种畸变,但气隙过大,使主磁路磁阻增大,效率下降,温升变差.单边气隙一般取0.2~0.5之间.

2.5.6 合适的电刷宽度、材料、压力以及换向器的材料和加工质量.

对于串励电机,只要保证电流密度不大,一般碳刷不宜过宽.碳刷过宽,则被短接的组件

数过多,换向组件的互感电势大,不利换向;同时电磁力矩会减小,使得温升变差.但电刷过窄,会减小换向周期,增加换向电势,也不利换向;同时电刷过窄电密过大和机械强度变低,都会影响到电刷的寿命.一般电刷宽度取(1.2~2.5)片换向片宽.

单相串励电动机一般选用碳化石墨或人造树脂粘洁剂碳刷.为改善换向最好选用硬质电化

石墨电刷,因其有较大电阻率,电刷与换向器的接触电阻较大,能较好地抑制换向过程中的短路电流,有利换向减小火花.一般碳刷的电阻率要求为: 30,000~100,000μΩ.cm,能存受的电密为10A/cm 2.

电刷压力大小对换向性能和电刷损蚀有很大影响.压力大可减少火花,但磨损速度大幅度增加,压力小使换向器在换向时出现烧蚀.一般取300~500g/c ㎡.

换向器的材料一般为紫铜制作,为改善换向及寿命,串励马达一般选用含银的银铜合金.加工光洁度一般在0.4~1.2间,跳动量一般控制在5μ左右. 三、单相串励电动机设计 3.1 基本公式: 3.1.1 反电动势E:

对于直流串励电动机: )(10106088v n c n a

E e --?Φ=?Φ=

其中: P –––极对数; N –––电枢总的导体数

a –––电枢绕组并联支路对数 Φ–––每极气隙磁通量 n –––电机转速

对于单相串励电动机: )(102608v n k a

E p -?Φ=

k p –––电枢绕组短距系数. 3.1.2 电压平衡方程式:

对于直流串励电动机: b f a a U R R I E U ?+++=)( R a ---––––电枢绕组电阻

R f ––––激磁绕组电阻

?U b ---––––电刷与换向器间压降

对单相串励电动机: 22

r x

U U U += Ux----–––端电压有动分量

Ur ––––端电压无功分量 3.1.3 电磁力矩公式:

对于直流串励电动机: a m I PN

T Φ?=

a 2π; 对于交流串励电动机: θπcos 2

2N p m I K a PN

T Φ?=

.(此为平均力矩,非瞬时力矩)

其中:θ --––– 电枢电流超前主磁通的相角.

3.1.4 每极气隙磁通量为:

δδδταB L ...=Φ

δα-- ––– 极弧系数 τ ––– 极弧长度 δL -- ––– 电压铁芯计算长

δB -- ––– 气隙磁密

3.1.5 转速:

略去电刷和换向器之间的压降△U b ,则直流串励电动机的转速:

+-=e f a a C R R I U n )

(

对单相串励电动机,在略去ΔU b 和假设θ=0的条件下有:)(f a a r R R I E UCOS U ++==?

n C E e Φ=2

则Φ

+-=

e f a a C R R I uCOS n )]

([2?.

3.2 电机主要参数之间的关系

3.2.1 电负荷(线负荷)、电密及发热因子之间的关系.

电负荷A 定义: 沿电枢圆周单位长度上的安培导体数称为电负荷.

公式: D

2πa NI

A =

N -- ––– 电枢总导体数 D --––– 电枢外径

a ––– 电枢绕组的并联支路对数

电密J:- 导体单位横载面积上通过电流的大小.

J =π d --––– 导体直径

发热因子: 电枢绕组的线负和导体电密J 的乘积A ·J 叫发热因子.它决定了电机温升的高低.

2242Dd a NI d I D a NI J A πππ=?=? 从上可见,在电流一定的条件下,对于整个电机有:

a. 导线的横载越大,则温升越低;

b. 电枢直径越大,则温升越低;

c. 电枢匝数越小,则温升越低.

但在实际情况中,为了增大力矩,往往电枢匝数较大,使得电枢温升高于定子线圈部位的温升.电机绝缘等级越高,允许发热因子的数值越大,一般对串激电机,A ·J 为700~1400安/厘米?安/毫米2). 3.2.2 电机的体积、转速与功率之间的关系.

对于串励电动机 :

αB A p n L D p ???=??'

6' 因串激电动机ηN

P P ='则P

n L D P n L D η

???=??22'

式中: 'P ------ 计算功率, η ------- 效率, P -------- 额定功率, '

P α -------- 计算

极弧系数, L D ?2------- 类同于电机的体积. 从上可知:

a. 在要求的转速与计算功率比值一定的条件下,改用不同类型的电机芯片(即改变D),

则可通过改变铁芯长度L 来保证达到相同的性能;

b. 在电机的芯片与长度一定的条件下,要求的功率越大,则转速越高,如若要保证工作点

的转速,则应提高工作点的效率;

c. 在功率一定的条件下,可提高转速以减小电机体积.

3.2.3 利用系数K A 与力矩之间的关系.

利用系数K A 它反映了产生单位计算转矩所耗用的有效材料.

L D P K A ?=2'

因''T n P =,则L

D T K A ?=2'. 可见: 在D 2

·L(即电机体积)一定的条件下,产生的力矩越大,则利用系数越高. 3.2.4 电负荷与磁负荷之间的关系.

由δ

αB A p n L D p ???=??'

216'可知: a. 若线负荷A 不变,气隙磁密B δ增大,则电机体积减小,用铁量减小;同时因铁损与2δB 成正比则电机铁耗增大,温升也将升高;同时气隙磁层降和磁路饱和程度增加,功率因子下降;

b. 磁负荷B δ不变,线负荷A 增大,则电机体积减小,用铁量减少;因B δ一定,而铁芯重量减小,则铁耗减少;同时因每极磁通变小,为了产生一定的感应电势,则绕组匝数必须增加,致使用铜量增加,铜耗随之增加,使绕组温升增高.

破壁机的原理结构

破壁料理机[1-3]、研磨机等产品功能，完全达到、冰激凌机、料理机榨汁机、破壁料理机豆浆机集合了，释放植物生化素的机器。细胞壁一机多用功能，可以瞬间击破食物编辑简介[1-3]是在传统榨汁机、原汁机、料理机的基础上发展起来的，属最新破壁料理机45000（现磨豆浆、五谷粉等于一体。由于超高转速第四代果汁机，集打果汁、冰沙、分以上）能瞬间击破疏果的细胞壁，有效地萃取植物生化素，从而获得破壁/转而最新一代的果汁机在则养生首选家电产品。料理机的美名，是现代居家保健、还，、沙冰是集加热和搅拌于一体的更多功能的破壁料理机，不仅可以做蔬果汁、药材汤、粥品等。采用低转速破壁，增强扭力的技术。鱼汤豆浆、可以加热做打出的蔬和分解的缺点，而且效果更佳，不仅避免了蔬果高速击打营养容易氧化[果汁如丝般细腻。发展历史编辑21930第一代果汁机：榨汁机是一种可以将蔬果快速榨成果蔬汁的机器。它早在）发明Dr. Norman Walker 年由诺蔓·沃克博士（通过离心力从汁渣混合物中分离出果,工作原理：是采用电机带动旋刀高速旋转汁，是单螺旋设计。疏果浪费多，，出汁率低大约只有50%主要特点：转速每分钟约5000-20000转，果汁易变色，口感差，零部件多，清洗麻烦。其主要工作目的都是将第二代果汁机：原汁机是在榨汁机的基础上发展起来的，水果变成果汁，以提高口感和方便饮用。工作原理：低转速螺旋榨压方式，汁渣分离的形式结构，是双螺旋设计以上，分离式结75%主要特点：每分钟60转，低速榨汁，原汁机的出汁率可达构，渣汁分离，连续提取，出汁质量高，零部件多，清洗麻烦。冰沙料理机是在全食物全营养理念发展而来的集打果汁、豆浆、第三代果汁机：等于一体的机型从采用容杯和主机分式设计，通过高速旋转刀片将容杯的疏果打碎，工作原理：而释放蕴涵在疏果中的水分。专业文档供参考，如有帮助请下载。．叶锋利刀片，打出疏果汁口感不够转、4主要特点：转速每分钟约20000-40000 50-65%，清洗简单。细腻，破壁率约在继承了料理机的设第四代果汁机：破壁料理机是在料理机的基础上发展而来的，计结构以及主要功能，由于转速更高，打出的豆浆、疏果汁更细腻、口感。高速旋转刀采用镭射六叶翘尾刀片设计，采用容杯和主机分式架构、工作原理：度循环瞬间击打，萃取疏果植物生化素。片产生了强大的食物涡流，可以360叶带锯齿刀片，打出疏果汁很细腻口6主要特点：转速每分钟在45000转以上，，清洗简单。感很好，破壁率约在80-95%增加热型的破壁料理机是在料理机和豆浆机基础上发展而来的，第五代果汁机：可做出比以往更多的在搅拌的基础上搭配不同的智能加热程序，加了加热功能，营养料理。使得采用增强扭力的技术即大大增强每次转动的力度，工作原理：低转速破壁，打出来的效果比高速打出来的更佳。底盘较重，刀片较大，三维设计的钝刀，700w-1200w主要特点：功率，可加热， 90%-96%。扭力高，转速低，破壁率在产品结构编辑3线路板、主机中包含有交流串激电机、控制面板、破壁料理机由主机和容杯组成。高温安全保护装置、外壳及通风装置等；容杯含有

串激串激电机碳刷作用、常见故障和解决办法

串激串激电机碳刷作用、常见故障和解决办法碳刷在串激串激电机中起换向作用，碳刷材料有：铜石墨电刷、碳石墨电刷、石墨电刷、电化石墨电刷一、碳刷选用的原则 1.、为什么要选用合适的碳刷：为保障串激电机的正常运行，正确选择电刷型号是十分重要的，由于制造电刷时所选用的原材料和工艺不同，其技术性能也有差异。因此在选择电刷时，应该综合考虑电刷的性能和串激电机对电刷的要求。电刷使用性能良好现象为： a 在换向器或集电环表面能较快形成一层均匀、适度和稳定的氧化薄膜。 b 电刷的使用寿命长，并不磨损换向器或集电环 c 电刷具有良好的换向和集流性能，使火花抑制在允许的范围内，并且能量损耗小。 d 电刷运行时，不过热，噪音小，装配可靠，不破损。 2.电刷装入刷握内要保证能够上下自由移动，电刷与刷握内壁的间隙在0.1-0.3毫米之间，以避免电刷和刷握之中因间隙过大产生摆动。刷握下边缘距整流子表面的距离应该保持在2毫米左右。如距离过小，刷握容易触伤换向器，距离过大，电刷易颤动而导致破损。 3.在同一台串激电机上，原则上应该使用同一种型号的电刷，但对于个别换向特别困难的大中型串激电机，可采用双子电刷，其滑入边采用润滑性能好，滑出边采用抑止火花能力强的电刷，从而使电刷的运行得到改善。 4.电刷磨损到一定程度要更换新的电刷，电刷最好一次全部更换，如果新旧混用，可能会出现电流分布不均匀的现象。对于大型机组，停机更换电刷，势必影响生产，可以选择不停机，我们通常建议客户的做法是每次更换20%的电刷（即每台串激电机的每个刷杆的20%），每次间隔时间为1-2周，待磨合再逐步更换其余电刷，以保证机组的正常连续运行。 5. 为了使电刷与换向器接触良好，新电刷应该进行磨弧度，磨弧度一般在串激电机上进行。在电刷与换向器之间放置一件细玻璃砂纸，在正常的弹簧压力下，沿串激电机旋转方向研磨电刷，砂纸应该尽量粘紧换向器，直至电刷弧面吻合，然后取下砂纸，用压缩空气吹净粉尘，再用软布擦拭干净。研磨电刷不宜采用金刚砂纸，以防金刚砂颗粒嵌入换向器槽内，在串激电机运行时，擦伤电刷和换向器表面。磨弧后，串激电机先20-30%以负荷运转数小时，使电刷和换向器磨合，并建立均匀的氧化薄膜。再逐步提高电流至额定负荷。 6. 施于同一台串激电机各电刷的单位压力应力求均匀，以免电流分配不均，导致个别电刷产生过热和火花。电刷的单位压力应按“电刷技术性能表”来选择，对于转速较高的串激电机或在振动条件下工作的串激电机，应适当提高单位压力，一保证正常工作。打个比方：牵引机串激电机的电刷单位压力为0.4-0.6kgf/cm2。

串激电机基本原理..

概述: 串励电动机作为电机家族的一员,它以自身的诸多特点而普遍应用于家用电器及电动工具中.随着家用电器的普遍应用,它的前景越来越广大. 1.1串励电动机的定义: 定子励磁绕组和电枢(转子)绕组为串联,既可通直流又可通交流电,具有换向器换向的电动机. 1.2串励电动机的基本结构: 串励电动机主要是由定子,转子,前、后端盖(罩)及散热风叶组成.定子由定子铁芯和套在极靴上的绕组组成,其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,通过转轴带动负载做功,将电能转化为机械能; 前后罩起支撑电枢,将定、转子连结固定成一体的作用. 其中转轴,前、后罩要有足够的强度,以防电枢与罩发生共振现象,引起振动和危险.一般前、后罩内有滚动或滑动轴承. 1.3串励电动机的特点: 1.3.1它对于外接电源有广泛的适应性: 不论是交流电还是直流电;不论是60Hz还是50 Hz;不论12V、24VDC还是110V、220V、240V ;总之它可设计成适应任一外接电源的电机. 1.3.2它的转速高,调速范围广: 它的转速范围为3000~40000RPM,在同一电机上采用多个抽头可得到较宽的调速范围.家用电器正需要这种高转速、宽调速范围的电机. 因感应电机达不到高转速(不大于3000 RPM).例如吸尘器,它需要高转速在容器内外形成负压,以产生吸力. 1.3.3启动力矩大,体积小: 当负载力矩增大时, 串励电动机能调整自身的转速和电流,以增大自身的力矩. 1.4串励电动机的设计特点: 串励电动机一般依据客户对电气性能要求及外部结构的需要而设计.一个设计优良的串励电动机,不仅达到客户对电气性能及外部尺寸的要求,还要在绝缘、结构、安全、成本等方面上优化,既使电机能通过相关的实验考核,符合Array相间的标准,又节省材料和工时. 二、串励电动机基本工作原理 2.1基本原理: 如左图一,它是串励电动机的基本工作原理图.电流流经上部定子线圈,产生一定方向的磁场;然后经碳刷进入换向器(铜头),再在转子绕组中分成上、下并联支路流过,导流的转子线圈在外部磁场作用下产生力,从而

直流电机参数术语一览(精)

1、 Assigned power rating 。标称功率。或额定功率。只该电机系统设计设计时的理想功率也是在推荐工作情况下的最大功率。 POWER RATING 为功率。 2、Nominal voltage 。额定电压 (或工作电压,推荐电压。由于一般电机可以工作在不同电压下, 但电压直接和转速有关, 其他参数也相应变化, 所以该电压只是一种建议电压。其他参数也是在这种推荐的电压下给出的。 NOMINAL 名义上的。 3、 No load speed。空转速,或空载转速。单位是 RPM 。 revolutions per minute 此处的 R 不是 RATE 速度的意思,是 REVOLUTION 旋转的意思。空载转速由于没有反向力矩,所以输出功率和堵转情况不一样,该参数只是提供一个电机在规定电压下最大转速的作用。一般外面给出的 6000转啊, 12000转啊,多指这个参数。 4、 Stall torque 堵转转矩。这个是很多要带负载的电机的重要参数。即在电机受反向外力使其停止转动时的力矩。如果电机堵转现象经常出现, 则会损坏电机,或烧坏驱动芯片。所以大家选电机时,这是除转速外要考虑的参数。堵转时间一长,电机温度上升的很快,这个值也会下降的很厉害。 5、 Speed / torque gradient 速度 /转矩斜率。这个参数在一般的电机介绍中很少出现。如果将转速为 Y 轴,力矩为 X 轴,一般,电机先是有一个和 X 轴平行的线,随后有点像 E 的负指数形式那样下降。即转速和力矩的乘积,随力矩的上升而下降。电机制造商都推荐电机在那条和 X 轴平行的线范围内工作。在这个范围内,电机的电流不至于导致电机过热和烧机。 6、 No load current。空载电流 (或空转电流。前面说过,电流和转矩密切相关。空载电流肯定存在, 其和电压的乘积形成的能量, 主要分为势能和热能消耗。热能就是电机线圈的发热,越好的电机,在空载时,该值越小,而势能指克服摩擦力, 和转子自身惯性的能量还有转子自身的转动势能。而一般转速一定时, 转子的惯性能量增加几乎没有, 而这个势能主要还是克服摩擦力的问题, 而最终以热能形式耗散, 所以空载电流越小, 电机的性能越好, 特别是加上减速箱的电机,空载电流越小,说明减速箱做的越好,当然,减速比越大,同样的设计方式下,阻力越大。

串激电机电设计程序

串激电机电磁设计程序一、程序简介 1．本程序适用于电动工具、家用电器等以输入功率或输入电流作为额定指标的串激电机设计，也可以作为机车牵引串激电机的设计参考。 2．本程序适用于初学者手工设计的初步计算,设计时需要一定经验数据做参考,请结合最后所列参考资料同时使用。 3．本程序追求的计算精度为10%，需要提高计算精度，则应采用计算机软件计算。 4．对本程序有任何疑问，请在https://www.wendangku.net/doc/0a1234912.html,论坛公开交流。突破个人经验的局限，播撒文明传承的火种，完成从“钻木取火”到“气体打火机”的跨越，需要我们共同努力。二、电磁设计程序（一）额定参数和工作条件(核算时只要前面1.2.4项即可) 1额定电压 (V) 2额定频率 (H Z) （直流串激电动机可按频率为0Hz计算） 3额定输入功率 (W) 4额定电流（A）(其中Cos直流为1,交流取0.9) 5额定转速（r/min）(应按要求的转速提高10%来设计)

6额定输出功率 (W) 7额定输出转矩 (N.m) (输出功率和转矩为最重要工作条件，有条件时应对负载特性进行实际测试，作出曲线，负载特性曲线和电机特性曲线的交点，即为工作点。) 8绝缘等级，工作制，使用环境等 (此相关项目与发热温升有关，非常重要，但对核算性能无影响。)

（二）定子冲片尺寸及计算 (设计新电机应尽可能的选择现有冲片，便于自动化生产；一般冲片一致工装模具可以通用。) 1定子外径（cm） 2定子外形X方向（cm） 3定子外形Y方向（cm） 4定子轭高（cm） 5定子内圆半径（cm） 6定子内圆半径偏心距（cm） 7定子极弧宽度（cm） 8定子极身宽度（cm） 9线槽半径（cm）计算： 10定子轭磁路长度（cm） (为轭部中心之长度，此公式应按照实际适当修正。) 11定子极身高度（cm）12定子线槽有效面积

(整理)串激电机设计

第一章概述 1-1单相串激电机设计进展 1．单相串激电机的设计研究概述：为适应电动工具以及小型家用电器之应用需要，串激电机设计得到了长足进步。 2．电磁设计上的进展：据估计每隔十年，单位重量出力提高20%~30%，可归纳如下： (1) 提高电机转速; (2) 增大转子直径，提高定子/转子外径比12D D 。由0.52~0.56提高到 0.54~0.59，使定转子温升趋于平衡； (3) 采用深槽定子，得益于采用了自动绕线机，可以采用较大的转子外经并缩短定子匝长。可提高电机效率10%~20%； (4) 提高电磁密度，适当提高激磁安匝。可以缩小结构尺寸，有利换向，提高电机硬度； (5) 减少冲片规格，提高通用性。降低成本，适应自动化批量生产； 1-2单向串激电机的设计要求 1．电机设计的基本要求（1）功率要求，适当选取功率，综合平衡效率、温升、及体积之要求；（2）效率和攻率因数的要求；（3）其它额定指标，包括启动转矩，最小转矩，最大转矩等； 2．单相串激电机的设计特点及要求（1）额定工作点，额定输出转矩时电机应不低于额定转速；（2）控制换向火花，因换向无法计算，故要求严格控制火花相关的各设计参数；（3）其它设计要求；第二章主要尺寸及电磁参数选取 2-1 主要要尺寸及电磁负荷 1．主要尺寸D 1,D 2及L 确定电机主要尺寸，一般从计算L D 2 2入手： An B Pi L D δα422 1026???= （cm 3 ） i P ——电磁内功率（即通常所说的电磁功率），可有后式估算 α——极弧系数，取0.6~0.7 δB ———气隙磁密（T ），可按（图1—2）选取 A ——线负荷（A/cm ），可按（图1—2）选取 n ——转速(r/min) 从上式看出，δAB 取值越大，电机尺寸越小，但δAB 取值受其他因素制约，详见后述。转速n 越大，电机尺寸也越小，电机转速同样受到机械，换向等因素的制约。在此处，可用额定转速代入式中作计算。电磁功率i P 为通过气隙磁场，从定子侧传递到转子的功率可用下面经验公式计算： ???? ??+=ηη21H i P P 当η≤0.5 ??? ? ??+=ηη954H i P P 当η＞0.5

破壁机的原理结构

破壁料理机破壁料理机[1-3]集合了榨汁机、豆浆机、冰激凌机、料理机、研磨机等产品功能，完全达到一机多用功能，可以瞬间击破食物细胞壁，释放植物生化素的机器。简介编辑破壁料理机[1-3]是在传统榨汁机、原汁机、料理机的基础上发展起来的，属最新第四代果汁机，集打果汁、冰沙、现磨豆浆、五谷粉等于一体。由于超高转速（45000转/分以上）能瞬间击破疏果的细胞壁，有效地萃取植物生化素，从而获得破壁料理机的美名，是现代居家保健、养生首选家电产品。而最新一代的果汁机在则是集加热和搅拌于一体的更多功能的破壁料理机，不仅可以做蔬果汁、沙冰，还可以加热做豆浆、鱼汤、药材汤、粥品等。采用低转速破壁，增强扭力的技术。不仅避免了蔬果高速击打营养容易氧化和分解的缺点，而且效果更佳，打出的蔬果汁如丝般细腻。[ 2发展历史编辑第一代果汁机：榨汁机是一种可以将蔬果快速榨成果蔬汁的机器。它早在1930年由诺蔓·沃克博士（Dr. Norman Walker ）发明工作原理：是采用电机带动旋刀高速旋转,通过离心力从汁渣混合物中分离出果汁，是单螺旋设计。主要特点：转速每分钟约5000-20000转，出汁率低大约只有50%，疏果浪费多，果汁易变色，口感差，零部件多，清洗麻烦。第二代果汁机：原汁机是在榨汁机的基础上发展起来的，其主要工作目的都是将水果变成果汁，以提高口感和方便饮用工作原理：低转速螺旋榨压方式，汁渣分离的形式结构，是双螺旋设计。主要特点：每分钟60转，低速榨汁，原汁机的出汁率可达75%以上，分离式结构，渣汁分离，连续提取，出汁质量高，零部件多，清洗麻烦。第三代果汁机：料理机是在全食物全营养理念发展而来的集打果汁、豆浆、冰沙等于一体的机型工作原理：采用容杯和主机分式设计，通过高速旋转刀片将容杯的疏果打碎，从而释放蕴涵在疏果中的水分。

串激电机设计03

家用电器及电动工具用串激电机设计----2002.2
第一章概述
1-1 单相串激电机设计进展
1．单相串激电机的设计研究概述：为适应电动工具以及小型家用电器之应用需要，串激电机设计得到了长足进步。 2．电磁设计上的进展：据估计每隔十年，单位重量出力提高 20%~30%，可归纳如下： (1) 提高电机转速; (2) 增大转子直径，提高定子 / 转子外径比 D2 D1 。由 0.52~0.56 提高到 0.54~0.59 ，使定转子温升趋于平衡； (3) 采用深槽定子，得益于采用了自动绕线机，可以采用较大的转子外经并缩短定子匝长。可提高电机效率 10%~20% ； (4) 提高电磁密度，适当提高激磁安匝。可以缩小结构尺寸，有利换向，提高电机硬度； (5) 减少冲片规格，提高通用性。降低成本，适应自动化批量生产；
1-2 单向串激电机的设计要求
1．电机设计的基本要求（1）功率要求，适当选取功率，综合平衡效率、温升、及体积之要求；（2）效率和攻率因数的要求；（3）其它额定指标，包括启动转矩，最小转矩，最大转矩等； 2．单相串激电机的设计特点及要求（1）额定工作点，额定输出转矩时电机应不低于额定转速；（2）控制换向火花，因换向无法计算，故要求严格控制火花相关的各设计参数；（3）其它设计要求；
第二章主要尺寸及电磁参数选取
2-1 主要要尺寸及电磁负荷
1．主要尺寸 D1 ,D2 及 L 2 确定电机主要尺寸，一般从计算 D2 L 入手：
? ——极弧系数，取 0.6~0.7
Pi ? 6 ? 2 ? 104 （cm3 ） D L? ?B? An Pi ——电磁内功率（即通常所说的电磁功率），可有后式估算
2 2
B? ———气隙磁密（T），可按（图 1—2）选取
A ——线负荷（A/cm），可按（图 1—2）选取
n ——转速(r/min) 从上式看出， AB? 取值越大，电机尺寸越小，但 AB? 取值受其他因素制约，详见后述。转速 n 越大，电机尺寸也越小，电机转速同样受到机械，换向等因素的制约。在此处，可用额定转速代入式中作计算。电磁功率 Pi 为通过气隙磁场，从定子侧传递到转子的功率
可用下面经验公式计算：
?1?? ? Pi ? PH ? ? 2? ? ? ? ? ? 4 ? 5? ? Pi ? PH ? ? 9? ? ? ? ?
当η ≤0.5 当η ＞0.5
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串激电机原理

第一章单相串激电动机的运转原理本章通过对单相串激电动机的运转原理、交直流两用的基本概念、高速运转及软特性和调速电路等方面的叙述，比较全面的阐明单相串激电动机的运转原理。 1-1运转原理及交直流两用的基本概念单相串激电动机的结构虽与直流电动机相同，但可交直流两用。在交流电源供电时，产生旋转力矩的原理，仍可用直流电动机的运转原理来解释，因此本节先介绍直流电动机的运转原理，然后再文章说明能够交直流两用的基本概念。当导体中通有电流时，在异体周围产生磁场，其磁力线的方向取决于电流方向（右手定则）。如将通电的导体放入一磁场中，这一磁场与通电导体所产生的磁场相互作用，将使此导体受到一个作用力F，并因此而产生运动，导体会从磁力线密的地方向磁力线稀的地方移动。而磁力线的稀密，则由二个磁场的磁力线方向来决定，磁场磁力线的方向是从N极走向S 极，而通电导体产生的磁力线走向用左手定则，二个磁场的磁力线方向一致则密，方向相反则稀。当将由二个互相相对的导体组成的线圈放入磁场时，线圈的二个边也受到了作用力，此二力方向相反，形成了力矩，如图1所示。图1 当线圈在磁场中转动时，相应的二个线圈边，从一个磁极下转到另一个磁极下时，此时由于磁场极性有了改变，将使导体受到的作用力的方向改变，也就是转矩的方向改变，从而使线圈向反方向转动，于是线圈只能绕中心轴来回摆动，而不能连续旋转。当线圈的中的二个线圈边转到另一磁极下时，如能使线圈中的电流，也改变电流方向，则极性改变，电流也改变方向，结果使转矩方向保持不变，线圈就能连续旋转。换向器与电刷的作用，就是使线圈从一个极转到另一个磁极下时，相应的改变线圈中电流的方向。这也可理解为：在各个磁极下的线圈中的电流，始终保持着各自一定的电流方向。因此，从另一个磁极下转过来的线圈，就要改变线圈中电流的原来的方向。但实际上换向过程是非常复杂的，尤其是高转速电机，要在极短的时间中，使线圈的电流改变方向，这必然带来一系列的电磁问题。同时换向器和电刷又是一对磨擦付，所以还有机械上的问题，这都对电机的设计和制造带来了很多特殊要求。以上就是直流电动机的基本运转原理，下面逐步说明单相串激电动机能交直流两用的基本概念。直流电机的定子磁场除某些小功率电机由永久磁铁（硬磁材料）产生外，大多由缠绕在定子铁芯（软磁材料）上的激磁线圈通入激磁电流后产生的。而单相串激电动机则必须采用激磁方式。激磁的磁极极性决定于电流方向和线圈的缠绕方向，此二者中任一方向改变，就

基于单片机交流串激电机速度控制

基于单片机的交流串激电机速度控制【摘要】在工业控制系统中，电动机的调速尤其是交流电机的调速控制占有很大的比重。本研究设计了一种用可控硅结合相应的软硬件来实现串激电机速度控制的装置。该装置通过pid控制算法来调节零点信号与单片机发出的触发信号之间的延时时间从而来实现电机速度的调节。【关键词】串激电机；单片机；pid控制 0.引言随着电气时代的进程、工业化的快速发展以及科技的进步，电动工具也跟随其脚步更新换代，而电动机作为电动工具最主要元件，其性能、效率也一直受关注。基于串激电机使用方便、启动转矩大、效率高、调速方便，成本低等优点，目前市场上的电动工具以及家用电器已经大量使用了串激电机。 1.串激电机的特性 1.1串激电机的概念及特征串激电机是一种交直流两用电机，即它能在直流电源下工作，又能在交流电源下工作，所以又称为通用电机或交直流两用电机。串激电机之所以被广泛用于电动工具是因为它具有以下几点优点：（1）使用方便。这种电机虽然具有直流电机的结构，但是可以交直流两用，所以使用电源方便。（2）转速、效率、功率因数都很高，而且体积小，重量轻。其他交流电机的转速都与电源频率有关，而单项串激电机不受电源频

率限制，因此，电机转速可以设计很高。（3）启动性能较好，易于在较宽的范围内进行平滑调试。（4）启动转矩大，过载能力强。（5）成本低。单项串激电机的缺点是结构复杂，换向比直流电机困难，换向火花大，且换向后的速度达不到原先的速度，无线电干扰和震动噪声都较大，机械特性较软。 1.2 串激电机的工作原理串激电动机的基本工作原理如图1所示。电流流经上部定子线圈，产生一定方向的磁场；然后经碳刷进入换向器（铜头），再在转子绕组中分成上、下并联支路流过，导流的转子线圈在外部磁场作用下产生力，从而使转子转动，铜头使转子中的电流始终保持上下对称、连续；电流最后从另一个碳刷出来进入下部定子。因上部与下部定子线圈绕线方向一致，致使上、下定子产生的磁场同向。根据图1中（a）所示的磁通和电枢电流方向，由左手定则可知，电机的方向是逆时针，在（b）中电源的极性与（a）相反，但是磁通和电枢电流方向也同时改变，同理它的旋转方向也是不变。可见，串激电机的转向不会随电源的极性改变而改变。 2.串激电机速度控制 2.1硬件组成部分系统硬件部分主要包括单片机最小系统、编码盘、光耦合器、数码管、双向可控硅、串激电机。本研究采用at89c51作为核心。

串激电机基本原理..

概述: 1.3 1.3.1它对于外接电源有广泛的适应性：不论是交流电还是直流电；不论是60Hz 还是50 Hz;不论12V 、24VDC 还是110V 、220V 、 240V ;总之它可设计成适应任一外接电源的电机. 1.3.2它的转速高，调速范围广：它的转速范围为3000~40000RPM ，在同一电机上采用多个抽头可得到较宽的调速范围 .家用电器正需要这种高转速、宽调速范围的电机.因感应电机达不到高转速（不大于3000 RPM ）.例如吸尘器,它需要高转速在容器内外形成负压，以产生吸力. 1.3.3启动力矩大，体积小：当负载力矩增大时，串励电动机能调整自身的转速和电流，以增大自身的力矩. 1.4串励电动机的设计特点：串励电动机一般依据客户对电气性能要求及外部结构的需要而设计 .一个设计优良的串励电动机，不仅达到客户对电气性能及外部尺寸的要求，还要在绝缘、结构、安全、成本等方面上优化，既使电机能通过相关的实验考核，符合相间的标准，又节省材料和工时. 二、串励电动机基本工作原理 2.1基本原理：如左图一,它是串励电动机的基本工作原理图?电流流经上部定子线圈，产生一定方向的磁场撚后经碳刷进入换向器（铜头），再在转子绕组中分成上、下并联支路流过，导流的转子线圈在外部磁场作用下产生力，从而串励电动机作为电机家族的一员，它以自身的诸多特点而普遍应用于家用电器及电动工具中.随着家用电器的普遍应用，它的前景越来越广大. 串励电动机的定义：定子励磁绕组和电枢（转子）绕组为串联,既可通直流又可通交流电，具有换向器换向的电动机. 串励电动机的基本结构：串励电动机主要是由定子，转子，前、后端盖（罩）及散热风叶组成.定子由定子铁芯和套在极靴上的绕组组成，其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，通过转轴带动负载做功，将电能转化为机械能；前后罩起支撑电枢，将定、转子连结固定成一体的作用.其中转轴，前、后罩要有足够的强度，以防电枢与罩发生共振现象，引起振动和危险.一般前、后罩内有滚动或滑动轴承. 串励电动机的特点： 1.2 （图

串激电机工程

单相交流串激电机基本知识一、单相交流串激电机的特点二、转子的生产工艺流程及每个工序注意要点三、定子的生产工艺流程及每个工序注意要点四、单相交流串激电机主要零部件材料简介五、单相交流串激电机火花产生的原因六、单相交流串激电机绕组温升的计算方法及控制绕组温升的措施七、单相串激电机火花等级的划分八、单相串激电机能量损耗及效率低的原因九、单相串激电机转子最大残余不平衡量的计算方法及解决振动的措施十、单相串激电机噪音的计算方法及解决噪声措施十一、单相串激电机转速调整的方法十二、改善电机换向和EMC的措施十三、现有铁芯与交流产品规格对照表十四、电机改变电压后的参数计算方法十五、电机电磁负荷的选择及电机参数的简单计算方法十六、电机参数的详细计算方法十七、无刷电机的特点及工作原理十八、单相异步电机的特点及工作原理一、单相串激电机的特点 1. 激电机转速范围广,转速与频率无关,转速公式:

n=(Ucos￠－IR－△U)/Ke×? (rpm)或者=60√2×E×10 /N×?,根据不同产品要求，转速可以从4000rpm至35000rpm以上,运用范围广,电动工具用的电机转速达（10000～38000）rpm以上；如电磨头电机的转速已经超过了38000rpm, 高速角磨的电机转速也达35000rpm以上。而其他交流电机的转速都与电源频率有关,当电源频率为50Hz时,其转速不会超过3000RPM(n=60f/p, p=1, f=50Hz),因而其使用范围受到一定的限制.转速公式中各字母的意义在后面的电机计算公式中会介绍. 2. 与其他交流电机相比,在同样功率下，产品体积缩小许多，材料节省，重量轻，适合大批量生产,制造成本低。 3. 起动转矩大,过载能力强。起动转矩高达额定转矩的4-6倍,起动瞬间因转子机械惯性大，n=0,感应电势E=0,由电压平衡式可知U=E+IaR , Ia=U-E/R=U/R ,起动电流很大，因Ia(电枢电流）=If（激磁电流），If产生磁通φ也很大，因此起动转矩T=Ct ×Ia×φ也很大,不易被卡住,适合于使用在启动比较困难的地方。 4. 率因数cos￠高。串激电机额定转速比较高，定、转子匝数相对比较少，(定转子安匝比:8W1/N=0.85-1.5之间(常用1.05—1.3之间),W1为定子单个线圈的导体数,N为转子的所有导体数,N=转子铁芯槽数×4×线圈匝数,如定子单个线圈的匝数为260匝,转子匝数为38匝,则该电机的定转子匝数比为8×260/12×4×38=1.14.此比值不能太大,太大了说明定子匝数过多,将造成定子铜耗的增加,造成激磁磁场过于饱和,铁耗增加,温升升高,效率下降,材料的利用率降低,还造成定子的电抗增加,使功率因数cos￠降低,使电机的特性变硬,需要对定转子参数进行配合调整,一般情况,输出功率大于400W定转子安匝比取比值较小,输出功率小于400W定转子安匝比取比值较大),因此绕组电感也较少，电流和电压的相位差夹角较小,所以功率因数cos￠比较高，一般来说,电机空载转速在10000-15000之间, cos￠

单相交流串激电机课程设计说明书周文

Harbin Institute of Technology 课程设计说明书课程名称：电机设计设计题目：单相串激电动机原理与设计院系：电气工程及自动化班级：1206111班设计者：徐浩学号：1120610620 指导教师：尚静、赵猛设计时间：2015.01.05-2015.01.14 哈尔滨工业大学教务处

哈尔滨工业大学课程设计任务书

单相串激电机设计一、主要技术要求 1. 额定功率 N P =120w 2. 额定交流电压 V U N 220= 3. 电源频率 Hz f 501= 4. 额定转速 6000N n rpm = 5. 额定转矩 0.191N M N m =? 6. 额定效率 58%N η= 7. 额定功率因数 0.86N cos φ= 8. 工作状态：连续工作状态二、电机主要尺寸 9. 计算功率 110.58 120163.45220.58 N i N N N P E I P W ηη++=?=?=?=?? 10. 负载时电枢电流 1.09N a N N N P I A U cos ηφ= =?? 11. 负载时电枢电势 149.47i a P E V I == 12. 极对数 1=P 13. 极弧系数 0.63α= 14. 预取线负荷 180/A A cm = 15. 预取气隙磁感应强度 13300B GS δ=

16. 电机常数 88 1110105101.80.63330080 C B A δα===???? 17. 电机长径比 1.05ε= 18. 电枢外径 2101050.7D mm === 取251D mm = 19. 铁芯计算长度 2 1.055153L D mm ε=?=?= 20. 电枢周边速度 3 231060 5160001060 16.02/N o D n V m s ππ--???= ???= =s m V o /35< 21. 极距 ππτ??= ==??251 80.11221 D mm P 22. 计算极弧长度 ατ=?=?=00.6380.1150.5b mm 23. 电枢铁芯磁化频率 16000 10060 60 N P n f Hz ??= = = 24. 气隙长度 δ=?=?=20.010.01510.51D mm 取δ=0.5mm 25. 定子外径 =?=?=122251102D D mm 取1102D mm = 26. 定子内径 12225120.552D D mm δ=+?=+?= 27. 转子内径 =?=?=2220.210.215110.5D D mm

基于单片机的交流串激电机速度控制

基于单片机的交流串激电机速度控制【摘要】在工业控制系统中，电动机的调速尤其是交流电机的调速控制占有很大的比重。本研究设计了一种用可控硅结合相应的软硬件来实现串激电机速度控制的装置。该装置通过PID控制算法来调节零点信号与单片机发出的触发信号之间的延时时间从而来实现电机速度的调节。【关键词】串激电机；单片机；PID控制 0.引言随着电气时代的进程、工业化的快速发展以及科技的进步，电动工具也跟随其脚步更新换代，而电动机作为电动工具最主要元件，其性能、效率也一直受关注。基于串激电机使用方便、启动转矩大、效率高、调速方便，成本低等优点，目前市场上的电动工具以及家用电器已经大量使用了串激电机。 1.串激电机的特性 1.1串激电机的概念及特征串激电机是一种交直流两用电机，即它能在直流电源下工作，又能在交流电源下工作，所以又称为通用电机或交直流两用电机。串激电机之所以被广泛用于电动工具是因为它具有以下几点优点：（1）使用方便。这种电机虽然具有直流电机的结构，但是可以交直流两用，所以使用电源方便。（2）转速、效率、功率因数都很高，而且体积小，重量轻。其他交流电机的转速都与电源频率有关，而单项串激电机不受电源频率限制，因此，电机转速可以设计很高。（3）启动性能较好，易于在较宽的范围内进行平滑调试。（4）启动转矩大，过载能力强。（5）成本低。单项串激电机的缺点是结构复杂，换向比直流电机困难，换向火花大，且换向后的速度达不到原先的速度，无线电干扰和震动噪声都较大，机械特性较软。 1.2 串激电机的工作原理串激电动机的基本工作原理如图1所示。电流流经上部定子线圈，产生一定

破壁机的原理结构

破壁料理机破壁料理机[1-3]集合了、、冰激凌机、、研磨机等产品功能，完全达到一机多用功能，可以瞬间击破食物，释放植物生化素的机器。简介破壁料理机[1-3]是在传统榨汁机、原汁机、料理机的基础上发展起来的，属最新第四代果汁机，集打果汁、冰沙、现磨豆浆、五谷粉等于一体。由于超高转速（45000转/分以上）能瞬间击破疏果的细胞壁，有效地萃取植物生化素，从而获得破壁料理机的美名，是现代居家保健、养生首选家电产品。而最新一代的果汁机在则是集加热和搅拌于一体的更多功能的破壁料理机，不仅可以做、，还可以加热做、、药材汤、粥品等。采用低转速破壁，增强扭力的技术。不仅避免了蔬果高速击打营养容易和分解的缺点，而且效果更佳，打出的蔬果汁如丝般细腻。[ 发展历史第一代果汁机：榨汁机是一种可以将蔬果快速榨成果蔬汁的机器。它早在1930年由诺蔓·沃克博士（Dr. Norman Walker ）发明工作原理：是采用电机带动旋刀高速旋转,通过离心力从汁渣混合物中分离出果汁，是单螺旋设计。主要特点：转速每分钟约5000-20000转，出汁率低大约只有50%，疏果浪费多，果汁易变色，口感差，零部件多，清洗麻烦。第二代果汁机：原汁机是在榨汁机的基础上发展起来的，其主要工作目的都是将水果变成果汁，以提高口感和方便饮用工作原理：低转速螺旋榨压方式，汁渣分离的形式结构，是双螺旋设计。主要特点：每分钟60转，低速榨汁，原汁机的出汁率可达75%以上，分离式结构，渣汁分离，连续提取，出汁质量高，零部件多，清洗麻烦。第三代果汁机：料理机是在全食物全营养理念发展而来的集打果汁、豆浆、冰沙等于一体的机型工作原理：采用容杯和主机分式设计，通过高速旋转刀片将容杯的疏果打碎，从而释放蕴涵在疏果中的水分。主要特点：转速每分钟约20000-40000转、4叶锋利刀片，打出疏果汁口感不够细腻，破壁率约在50-65%，清洗简单。第四代果汁机：破壁料理机是在料理机的基础上发展而来的，继承了料理机的设计结构以及主要功能，由于转速更高，打出的豆浆、疏果汁更细腻、口感。

串激电机的电磁干扰抑制

串激电机的电磁干扰抑制电动工具中广泛应用的串励电动机和永磁直流电动机，因其独有的工作特性，会产生较大的电磁干扰。笔者根据对电动工具电磁干扰的测试、调试和整改经验，对其产生的电磁干扰原因和电磁干扰的抑制方法作了一些归纳并给出一些干扰抑制的实例供大家参考。一、电动工具产生的电磁干扰主要是由电动机工作引起的。电动机工作时电枢转动，电刷将相邻的换向片短路，导致参加换向的电枢线圈短路，回路流过短路电流。当换向片转到与电刷断开位置时，电刷和换向片之间产生换向火花，使换向区域附近的空气介质电离，在空气中形成带电粒子，从而形成电磁干扰，这种火花电离放电产生的干扰频谱较宽且连续分布，对广播电视产品、通讯类产品以及其他电子类产品有较大的干扰作用；其次，电动工具中的一些非线性器件工作，如可控硅、整流二极管、晶体管开关等，由于其导通和截止的工作特性和导通的稳定性较差，也会产生高频次谐波干扰分量；还有由于电动机的定子铁芯和转子的开槽设计和线圈上的磁路设计比较饱和，也会产生较大的高频谐波分量引起电磁干扰。上述电磁干扰往往会通过电动工具的电源线以传导和辐射的方式向公共电网和空间传播，直接或间接的影响其他设备的正常工作，干扰传播途径见图1所示。前用得较多的电磁干扰抑制技术有屏蔽、接地（浮地、单点接地和接地网）与滤波三种，考虑电动工具的工作特点和经济效益，用得最多的还是滤波技术，图2是常用的一种π型低通滤波电路，低通滤波电路为频率较低的信号（如50Hz）提供低阻抗通道，对频率较高的信号产生较大的衰减，以实现干扰抑制，该电路主要对输入端口进行滤波，削弱对电网电源输入的传导干扰，其中C1、C2和C4、C5及Lc用于滤除共模干扰，C3和C6用于滤除差模干扰，C1=C2= C4=C5= （1000~4700）pF、C3=C6=（0.1~0.47）μF，Lc=（0.01~3）mH，根据电动工具产生的电磁干扰情况，可以采用上述电路的全部图1干扰传播途径和部分，组成C型（纯电容）、L型（一个电感和一个电容）、T型（两只电感和一个电容）和π型（一个电感和两只电容）。若差模干扰较大时，图1中Lc可改为用两个相同的电感分别串接在相线和中线里达到抑制差模干扰的目的。此外，在电动机电刷两端并接一个（1~3）nF 的电容；在电刷和定子激磁线圈间分别串接一个相同的电感；在电源线上设置电感等方法也能达到很好的抑制干扰效果。二、电动工具中，接地和电气连接应可靠、牢固，接触不良会产生数陪于正常工作时的干扰。接地是保证相线、中线对地有一个低阻抗回路抑制干扰的一个重要手段，实际使用时，图2中C1、C2、C3常用一个三角形连接的抑制电容器代替，三根引出线中，中间一根为射频接地线，接电动工具的定子铁芯，另两根引线分别接在开关后的相线和

串激电机基本原理

概述: 串励电动机作为电机家族的一员，它以自身的诸多特点而普遍应用于家用电器及电动工具中?随着家用电器的普遍应用，它的前景越来越广大? 1.1串励电动机的定义：定子励磁绕组和电枢（转子）绕组为串联,既可通直流又可通交流电，具有换向器换向的电动机. 1.2串励电动机的基本结构：串励电动机主要是由定子，转子，前、后端盖（罩）及散热风叶组成.定子由定子铁芯和套在极靴上的绕组组成，其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，通过转轴带动负载做功，将电能转化为机械能；前后罩起支撑电枢，将定、转子连结固定成一体的作用.其中转轴，前、后罩要有足够的强度，以防电枢与罩发生共振现象，引起振动和危险.一般前、后罩内有滚动或滑动轴承. 1.3串励电动机的特点： 1.3.1它对于外接电源有广泛的适应性：不论是交流电还是直流电；不论是60Hz还是50 Hz;不论12V、24VDC还是110V、220V、240V ; 总之它可设计成适应任一外接电源的电机. 1.3.2它的转速高，调速范围广：它的转速范围为3000~40000RPM在同一电机上采用多个抽头可得到较宽的调速范围.家用电器正需要这种高转速、宽调速范围的电机.因感应电机达不到高转速（不大于3000 RPM）.例如吸尘器,它需要高转速在容器内外形成负压，以产生吸力. 1.3.3启动力矩大，体积小：当负载力矩增大时，串励电动机能调整自身的转速和电流，以增大自身的力矩. 1.4串励电动机的设计特点：串励电动机一般依据客户对电气性能要求及外部结构的需要而设计.一个设计优良的串励电动机，不仅达到客户对电气性能及外部尺寸的要求，还要在绝缘、结构、安全、成本等方面上优化，既使电机能通过相关的实验考核，符合相间的标准，又节省材料和工时. 二、串励电动机基本工作原理 2.1基本原理：如左图一,它是串励电动机的基本工作原理图.电流流经上部定子线圈，产生一定方向的磁场撚后经碳刷进入换向器（铜头），再在转子绕组中分成上、下并联支路流过，导流的转子线圈在外部磁场作用下产生力，从而

单相串激电机定子冲片设计

电动工具类（单相串激电机）定子冲片设计资料一、定子冲片的材料如图为交流串激电动机定子冲片的典型形状，由于在交流串激电动机中，定子磁通是交变的，会产生铁心损耗，因而定子冲片都是采用硅钢片冲制而成。二、定子冲片外圆尺寸的决定各种类型电机，考虑定子冲片外圆尺寸的重要原则之一：就是硅钢片的经济剪裁，也就是在冲制定子冲片时的余留下来的边角料最少，硅钢片的利用率最高，因此定子冲片的外径不能任意决定。三、定子内径（也就是转子外径）的决定电机设计知识告诉我们，在其他条件不变的情况下，电机的功率正比于转子外径的平方，而与定子外径无关，因此在定子外径一定的情况下，我们总希望采用较大的转子外径，这样可以产生较大的功率。但在定子外径一定的情况下，增加转子直径，会使定子的线窗面积减少，而使定子绕组没有足够的位置按放，因而，在定子外径一定的情况下，定子内径（转子外

径）也不能任意决定。一般转、定子直径之比为：0.58~0.62之间随即机械化程度的提高，已能将线圈直接饶在定子铁芯上的电机（特别是深槽定子），这样定子绕组端部较短，定子铜耗也因此可以减少，有利于提高电机的出力。四、极靴弧长b的决定极靴弧长b也是定子冲片一个极为重要的数据。如果b取大，磁极面积就大，就能产生更多的磁通，使转子产生较大的转矩，因而能带动更大的负载。但极靴弧长增大以后会带来下面两个缺点： 1、极靴弧长增大，两个相邻磁极的极尖距离就缩短，极尖漏磁通的磁阻就变小，极尖漏磁通就增大，因此，从减少漏磁通的角度来看，我们不希望极靴弧长太大。 2、极靴弧长太大，还会使换向恶化，火花增加，原因是电枢反应电势的增加。电枢反应电势：我们都知道转子流过电流以后，要产生转子磁通，转子磁

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