直流电机的磁路和磁化特性(一)

直流电机的磁路和磁化特性

1、主磁通：由N极——>气隙——>转子——>气隙——>S极有效作用的磁通，产生感应

电动势

2、漏磁通：不经过转子的磁通，不产生感应电动势，只是增加磁极及磁轭的饱和程度

3、空载时气隙磁通密度分布曲线

A、磁路计算

B、空载时气隙磁通密度分布

磁滞特性

實驗11 磁滯現象 目的：觀察鐵磁性物質因磁場強度變化而產生的磁滯曲線。 原理： (a)導磁率(μ)及磁域 導磁率(permeability)是以描述材料被磁化之難易程度，亦即導通磁力線之能力。材料之化學成分、合金成分、熱處理及冷作狀況與溫度等因素均會影響導磁率大小。一般導磁率表示為 μo:4π×10-7 H/m，真空導磁率 μr:相對導磁率= ( 材料所產生之磁化程度) ÷( 真空所產生之磁化程度) μ= μ0－μr 對相同材料而言，導磁率並非一個定常數，其與外加磁場強度( H )及磁通密度( B )之比例有關，即B :磁通密度；Tesla = wb / m2 H :磁場強度；A / m 導磁率，μ： B = μ0( 1 + χm) H = μH ( 如圖1 ) μr = 1 ＋χm 圖1 導磁係數(μ)依磁通密度(B)變化的情形 (b)材料磁化特性 (1) 反磁性材料 若材料在強磁場內，其電子群磁矩改變甚微，且感應磁場方向與外加磁場相反，而生斥力者，稱為反磁性材料;例如水、石英、鉍、汞等。 反磁性：if μr ≦ 1 ；χm＜0 ，︱χm︱＜＜ 1 (2) 順磁性材料 若材料在強磁場內，其電子群自旋運動所產生之磁矩會趨向外加磁場方向排列，但此效應甚小，造成磁場方向之磁化程度不大，而表現出順磁特性，例如鋁、氧等。 順磁性：if μr ≧ 1 ；χm＞0 ，︱χm︱＜＜ 1

(3) 鐵磁性材料 含有大量磁田，容易被磁化。在未被磁化時，磁田之磁矩方向分佈雜亂，其總合磁矩幾乎為零，但外加強磁場時，磁田之磁矩沿極化方向整齊排列，因而形成高磁性。例如鐵鈷、鎳。 鐵磁性：if μr ＞＞ 1 (c)磁化曲線 在磁區內的磁矩排列成同一方向，形成自生磁化，各磁區的自生磁化合成後可從零變化到自生磁化之值，也就是飽和磁化之值。雖然，鐵磁性物質的磁區內有自生磁化，但是，當鐵磁性物質處在去磁狀態(Demagnetized)時，材料整體的淨磁化為零。假如外加磁場於鐵磁性物質，表現出來的磁化量變化如圖2： 圖2 鐵磁性物質的磁化曲線 (d)磁滯曲線 (1)圖2為典型強磁性材質的ＢＨ曲線，未經磁化之強磁性材質在磁場強度（Ｈ） 增加時，磁通密度（Ｂ）之變化情形，如圖3由ｏ點至ａ點之曲線。 (2)如圖3，當磁場強度（Ｈ）減少時，曲線由ａ點移動至ｂ點，而未順著原本 之ｏ點至ａ點之曲線回來，此乃大部分磁性材質均具頑磁性（Retentivity）。 (3)當磁場強度（Ｈ）為０時，在磁性材質中由於磁性（或剩性）會產生相對應 之磁通密度Ｂr的值，稱之為“殘餘磁通密度（Residual Flux Density）”，因有殘餘磁通密度，才有永久磁鐵的產生。 (4)若欲消除殘餘之磁通（即使Ｂ＝０），則必須供應反向之電流通過線圈，此 時產生之反向磁場強度，使磁通密度Ｂ＝０（曲線由ｂ點至ｃ點之部分），而在ｃ點這個磁力──Ｈｃ可用來強迫磁通密度（Ｂ），使其減少至０，稱之為“矯頑磁力（coercive Force）”，可用來測量磁性材質之矯頑性。(5)當反向磁場強度繼續增強，則又再度發生飽和狀態（曲線由ｃ點至ｄ點之部 分）； (6)接下來將磁場強度（Ｈ）反過來，使之回到零（曲線由ｄ點至ｅ點之部分）， 則強磁性材質內之磁通密度（Ｂ）會減少至ｅ點，

超高速永磁直流无刷电机的特点

超高速永磁直流无刷电机的特点 永磁无刷直流电机由于气隙大,效率高,转子结构简单,适合于超高速运行,是特种电机领域研究的热点,也是超高速精密电主轴理想的驱动部件之一。 永磁无刷直流电机的转子常采用高性能永磁铁,设计成磁环或者扇形块粘贴在转子上,强度低；另外电机高频引起的损耗大,转子散热困难等特有的问题,使得高速永磁无刷直流电机转子温升过大,永磁体易于退磁,制约了电机转速的进一步提高。 在掌握高速永磁无刷直流电机设计理论的基础上,通过电主轴用永磁直流无刷电机的主要问题进行深入的分析,从电机本体结构设计、电磁设计、超高速转子设计等方面对超高速电主轴用电机进行设计,并对开发的超高速永磁直流无刷电机的性能进行了分析。 主要的研究内容包括：首先,阐述了课题的背景及意义,国内外的研究现状,研究内容及结构安排,接着对永磁无刷直流电机的结构组成和工作原理进行了分析。采用传统的磁路计算和电磁场有限元相结合的方法,进行了高速永磁电机的电磁计算。 针对超高速电机的损耗过大等关键问题,结合永磁无刷直流电机的电磁计算方法,给出了一套比较完整的电主轴用内装式超高速永磁无刷直流电机本体设计方案。 其次,研究了力辉电机转子机械强度,转子采用的是整体磁环式结构,为了防止永磁体在高速旋转时产生的巨大拉应力作用下而破

坏,利用非导磁合金钢护套对永磁体进行了保护,保护套与永磁体之间采用过盈配合。基于弹性力学理论和有限元接触理论建立了高速永磁转子应力计算模型,计算了永磁体和护套的接触应力,确定了护套和永磁体之间的过盈量。 根据电主轴实际运行时的温升现象,校核了不同温度下的永磁体和护套的强度,从而保证永磁转子的安全运行。 第三,对高速永磁无刷直流电机内的损耗进行了分析计算,采用有限元法研究了槽开口和气隙长度对转子涡流损耗的影响,在空,负载状态下的研究结果均表明：随着槽开口的增加或者气隙长度的减小,转子损耗都会增加。由于定转子损耗与磁场波形密切相关,对比分析了平行充磁和径向充磁对高速永磁无刷直流电机气隙磁场和电机损耗的影响,结果表明：平行充磁优于径向充磁。 最后,在电机设计的基础上,利用软件搭建了永磁无刷直流电机有限元模型,分析了电磁转矩脉动的抑制方法,并对磁路方案进行了校正,仿真分析了电机性能,完善了电机的结构设计。

永磁直流电机性能参数

ZYT直流永磁电机 概述 ZYT直流永磁电机采用铁氧体永磁磁铁作为激磁，系封闭自冷式。作为小功 率直流马达可以用在各种驱动装置中做驱动元件。 产品说明 (1)产品特点：直流电动机的调速范围宽广，调速特性平滑；直流电动机 过载能力较强，热动和制动转矩较大；由于存在换向器，其制造复杂，价格较高。 (2)使用条件：海拔w 4000m环境温度：-25 C —+40C ;相对湿度w 90%(+25C时)；允许温升，不超过75K。 型号说明 90ZYT08/H1 1.90位置表示机座号。用55、70、90、110和130表示。其相应机座号外径为 55mm 70mm 90mm 110mn和130mm 2. ZYT表示直流永磁马达。 3.08位置表示铁芯长度。其中01-49为短铁芯，51-99为长铁芯和101-149为超长铁芯。 4.H1位置为派生结构。其代号用H1、H2 H3??…。 安装形式 1. A1表示单轴伸底脚安装，AA1表示双轴伸底脚安装。 2. A3表示单轴伸法兰安装，AA3表示双轴伸法兰安装。 3. A5表示单轴伸机壳外圆安装，AA5表示双轴伸机壳外圆安装。 使用条件 1. 海拔不超过4000米。 2. 环境温度：-25度到40度。 3. 相对温度：小于等于95度。 4. 在海拔不超过1000米时，不超过75K. 技术参数 以下数值为参考使用，在实际生产时可以根据客户要求调整。 1. 型号55ZYZT01-55ZYZ10转矩55.7-63.7(毫牛米),速度3000-6000(r/min), 功率20-35(W),电压24-110(V)，电流1.5-3.2 (A)和允许逆转速度差

导磁材料与磁导特性

3.1.2 导磁材料与磁导特性 各种电机都是通过磁感应作用而实现能量转换的，磁场是它的媒介。因此，电机中必须具有引导磁通的磁路。为了在一定的励磁电流下产生较强的磁场，电机和变压器的磁路都采用导磁性能良好的铁磁材料制成。试验表明，所有非铁磁材料的导磁系数都接近于真空的导磁系数。而铁磁材料的导磁系数远远大于真空的导磁系数。因此，在同样的电流下，铁心线圈的磁通比空心线圈的磁通大得多。 铁磁材料之所以具有高导磁性能，在于其内部存在着强烈磁化了的自发磁化单元，称为磁畴。在正常情况下，磁畴是杂乱无章的排列着，因而对外不显示磁性。但在外磁场的作用下，磁畴沿着外磁场的方向作出有规则的排列，从而形成了一个附加磁场迭加在外磁场上。由于铁磁材料的每个磁畴原来都是强烈磁化了的，具有较强的磁场。因此，它们所产生的附加磁场的强度，要比非铁磁物质在统一外磁场下所产生的磁场强得多。所以铁磁物质得导磁系数比非铁磁物质的大得多。 在非铁磁材料中，磁感应强度（即磁通密度）B与磁场强度H成正比，即，它们之间呈线性关系。铁磁材B与H之间是一种非线性关系，即B＝f（H）是一条曲线，称为磁化曲线，如图0-6所示。在磁化的开始阶段（0a段），由于外磁场较强，随着H的增加、B迅速增加。在bc段，外磁场进一步加强时，磁畴大都已转到与外磁场一致的方向，这时它们所产生的附加磁场已接近最大值，即使H再增大，B的增加也很有限。这种现象称为磁饱和现象，也叫做磁饱和。 铁磁材料的磁化曲线可通过试验测绘，在测试时，H由零上升到某个最大值时，B值是沿磁化曲线0a上升（见图0-7）。当H由下降到零时，B不是沿a0

下降，而是沿着另一条ab线变化。当H由零变化到，即进行反向磁化时，B沿着曲线bcd变化。当H由回升到时，B沿着曲线defa变化。这样将铁磁材料磁化一个循环时，得到一个闭合回线abcdefa，称为铁磁材料的磁滞回线。 从图0-7可以看出，磁化曲线的上升段与下降段不重合。下降时，B的变化滞后于H的变化，当H下降为零时，B不为零，而是下降到某一数值，这种现象称为磁滞，称为剩余磁感应强度。由于存在磁滞现象，所以铁磁材料的磁化过程是不可逆的。在某一H下的B值，取决于该H值之前的磁化状态。磁滞现象的产生，是由于铁磁材料中的磁畴，在外磁场作用下进行排列时，彼此之间产生“摩擦”。由于这种“摩擦”的存在，当外磁场停止作用后，磁畴与外磁场方向一致的排列，被部分的保留下来，从而形成了磁滞现象和剩磁。 同一铁磁材料在不同的值下，有不同的磁滞回线。所以用不同的值可测绘出许多不同的磁滞回线。把这些磁滞回线的顶点连接起来而得到的磁化曲线，称为铁磁材料的基本磁化曲线，也称为平均磁化曲线。工程上所谓的磁化曲线就是指平均磁化曲线。 铁磁材料在交变磁场的作用下而反复磁化时，磁畴之间不断的发生摩擦，必然消耗一定的能量，产生损耗。这种损耗称为磁滞损耗。试验表明，在交变磁化时，铁磁材料的磁滞损耗与磁通的交变频率f成正比，与磁通密度的幅值的次方成正比，即： 对于常用的硅钢片，当时，。由于硅钢片的磁滞回线的面积比较小，所以电机和变压器的铁心都采用硅钢片。

磁化率数据处理

关于磁化率计算中SI 单位制与CGS 高斯制之间的单位换算的修正 由于不同单位制下某些物理量的量纲都可能不同，所以这里先明确：本文所采用的单位制，主要是CGSM 制（即emu “电磁单位制”），特别是涉及电磁学量的部分。但是，考虑到长度、质量、时间这组基本物理量的单位在CGSM 制与SI 制之间存在着简单的倍率关系，所以“厘米克秒”可能间或被“米千克秒”等价代换。 如果分子中的电子都是成对电子，则这些电子对的轨道磁矩对外加磁场表现出“抗磁性”或“反磁性”，该物质的磁化率将是一个负值，其数量级约10-5~10-6emu 。 但是如果分子中还存在非成对电子，那么这些非成对电子产生的磁矩会转向外磁场方向，并且这种效应比产生“抗磁性”的楞次定律效应强很多，完全掩盖了成对电子的“抗磁性”而表现出“顺磁性”，其磁化率是正值，数量级约10-2~10-5emu 。 在CGS 单位制中，磁化率用χ′表示。SI 单位制中的完全相同，用χ来表示。 这两个磁化率的关系是：χ＝4πχ′。 χ的量纲为1，是无量纲量，而χ′的量纲严格意义上应为1/4π。 1、 计算莫尔盐磁化率 莫尔盐同温度的关系 6'101 9500?×+=T x m 单位为cm 3/g T=……K 代入 莫尔盐质量磁化率(emu ) 可求出= ……cm 3/g 莫尔盐质量磁化率(SI ) 可求出: 6m 1041 9500?××+=πT x 单位为cm 3/g 进一步求出摩尔质量磁化率为 9m 10419500?××+= πT x 单位为m 3/Kg 代入 (NH 4)2SO 4·FeSO 4·6H 2O 的摩尔质量M 1=392.13 g/mol 注意单位 推导出书中的计算结果： 9M 1039213.041 9500?×××+=πT x 单位为m 3/mol 2、 标定磁场 (详见讲义)

铁磁物质磁化特性曲线的测定 - 武汉大学物理实验教学中心

实验3 -13 铁磁物质磁化特性曲线的测定 铁磁物质的磁化曲线，是指给予它的不同的磁化场H 与相应而生的随磁化场而改变的磁感应强度B 之间的关系曲线，即B -H 曲线。 影响铁磁物质的磁化曲线的因素很多。材料的杂质含量、晶体结构、加工方式、外界温度、内部的应力以及磁化历史等都会对磁化特性产生影响。由于影响磁化特性的因素很多，因此B -H 的关系就特别复杂。直至今天，人们还未从理论上定量描述、确定磁化曲线的分析表达式。于是人们就用实验的方法来测定其磁化曲线。 【实验目的】 1．了解铁磁物质的基本磁化特性。 2．掌握铁磁物质磁化特性曲线的测量方法。 【仪器用具】 1．冲击电流计。 2．标准互感器：0.05H ，额定电流0。15A 。 3．螺绕环。 4．多量程的直流安培计：0.1／0.3…15／30A 。 5．滑线电阻器。 6．转盘电阻箱：0.1～9999.9Ω. 7．晶体管稳压电源：0～30V,0～5A. 8．单相调压变压据。 9．交流安培计。 【实验原理】 1．H 、B 的测量原理 如图3-13-1所示，T 为一铁环，其横截面的半径为r ．环的半径为R ，且有2πR ＝L ＞＞r 。在铁环上均匀、紧密地绕满N 1匝线圈，这就构成一个为铁心所充满的螺绕环。如果线圈通过电流I ，则铁心中的磁场强度可根据安培环路定律得出： I L N H 1 （3-13-1） 铁心中的磁感应强度B 可用冲击法测量。为获取磁通量的变化量以测量B ，特在磁环 上绕了N 2匝副线圈。 2．起始磁化曲线 铁磁质从没有被磁化的状态（即H ＝0时。铁磁质的B ＝0）开始，从零单调地增大磁场H ，求出相对应的B ，这样测绘出来的曲线称为起始磁化曲线，如图 3-13-2所示。由图可见，铁磁

直流永磁电机基本知识

直流永磁电机基本知识 一.直流电机的工作原理 1.直流电机的工作原理 这是分析直流电机的物理模型图。 其中，固定部分有磁铁，这里称作主磁极；固定部分还有电刷。转动部分有环形铁心和绕在环形铁心上的绕组。(其中2个小圆圈是为了方便表示该位置上的导体电势或电流的方向而设置的) 上图表示一台最简单的两极直流电机模型，它的固定部分（定子）上，装设了一对直流励磁的静止的主磁极N和S，在旋转部分（转子）上装设电枢铁心。定子与转子之间有一气隙。在电枢铁心上放置了由A和X两根导体连成的电枢线圈，线圈的首端和末端分别连到两个圆弧形的铜片上，此铜片称为换向片。换向片之间互相绝缘，由换向片构成的整体称为换向器。换向器固定在转轴上，换向片与转轴之间亦互相绝缘。在换向片上放置着一对固定不动的电刷B1和B2，当电枢旋转时，电枢线圈通过换向片和电刷与外电路接通。

直流电机的原理图 对上上图所示的直流电机，如果去掉原动机，并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，从电刷B 流出，根据电磁力定律，载流导体和收到电磁力的作用，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，从电刷B 流出。 此时载流导体和受到电磁力的作用方向同样可由左手定则判定，它们产生的转矩仍然使得转子逆时针转动。这就是直流电机的工作原理。外加的电源是直流的，但由于电刷和换向片的作用，在线圈中流过的电流是交流的，其产生的转矩的方向却是不变的。 实用中的直流电机转子上的绕组也不是由一个线圈构成，同样是由多个线圈连接而成，以减少电动机电磁转矩的波动，绕组形式同发电机。 将直流电机的工作原理归结如下

磁化率的测定(实验报告)

磁化率的测定 1.实验目的 1.1测定物质的摩尔磁化率，推算分子磁矩，估计分子内未成对电子数，判断分子配键的类型。 1.2掌握古埃(Gouy)磁天平测定磁化率的原理和方法。 2.实验原理 2.1摩尔磁化率和分子磁矩 物质在外磁场H0作用下，由于电子等带电体的运动，会被磁化而感应出一个附加磁场H'。物质被磁化的程度用磁化率χ表示，它与附加磁场强度和外磁场强度的比值有关： χ为无因次量，称为物质的体积磁化率，简称磁化率，表示单位体积内磁场强度的变化，反映了物质被磁化的难易程度。化学上常用摩尔磁化率χm表示磁化程度，它与χ的关系为 式中M、ρ分别为物质的摩尔质量与密度。χm的单位为m3·mol －1。 物质在外磁场作用下的磁化现象有三种： 第一种，物质的原子、离子或分子中没有自旋未成对的电子，即它的分子磁矩，μm=0。当它受到外磁场作用时，内部会产生感应的“分子电流”，相应产生一种与外磁场方向相反的感应磁矩。如同线圈在磁场中产生感生电流，这一电流的附加磁场方向与外磁场相反。这种物质称为反磁性物质，如Hg，Cu，Bi等。它的χm称为反磁磁化率，用χ反表示，且χ反<0。 第二种，物质的原子、离子或分子中存在自旋未成对的电子，它的电子角动量总和不等于零，分子磁矩μm≠0。这些杂乱取向的分子磁矩 在受到外磁场作用时，其方向总是趋向于与外磁场同方向，这种物质称为顺磁性物质，如Mn，Cr，Pt等，表现出的顺磁磁化率用χ顺表示。 但它在外磁场作用下也会产生反向的感应磁矩，因此它的χm是顺磁磁化率χ顺。与反磁磁化率χ 反之和。因|χ顺|?|χ反|，所以对于顺磁性物质，可以认为χm＝χ顺，其值大于零，即χm>0。 第三种，物质被磁化的强度随着外磁场强度的增加而剧烈增强，而且在外磁场消失后其磁性并不消失。这种物质称为铁磁性物质。 对于顺磁性物质而言，摩尔顺磁磁化率与分子磁矩μm关系可由居里－郎之万公式表示：

他励直流电动机工作特性的测定

实验一他励直流电动机工作特性的测定 一、实验目的 1、进一步熟悉他励直流电动机的起动和调速方法。 2、测定他励直流电动机的工作特性和机械特性。 二、预习要点 1、做固有特性实验时，为什么首先要找电动机的额定运行点？如何找I fN ？ 2、调节同轴的直流发电机的电枢电流与励磁电流，为什么能起到调节电动机电磁转矩的作用？ 三、实验仪器设备 校正过的直流电动机DJ23 一台直流电动机DJ15 一台电机导轨及转速表0～1800 r/min 一套直流毫安表200mA 二块直流安培表5A 二块三相电阻器D41、D42 二台白炽灯组二组注：DJ23的名牌参数： P N =355W、U N =220V、I N =2.2A、n N =1500r/min、U FN =220V、I FN <0.16A DJ15的名牌参数： W 185 P N =、V 220 U N =、A 06 .1 I N =、V 220 U FN =、 FN I

磁化率(完)

附：实验数据处理与分析 一、数据记录 1.不同励磁电流下磁场强度的测定 励磁电流 A 磁场强度（mT） 平均值 mT 磁场强度 H/(A/m) H=B/μ0 (μ0=4π×10-7N/A2) 第一组第二组第三组第四组 1.0 60.1 63.7 60.2 60.2 61.05 48606.7 2.0 119.6 119.7 122.6 120.2 120.525 95959.4 3.0 179.1 179.8 181.7 178.6 179.8 143152.9 0 (0.7+0.3) /2=0.5 398.1 2.空样品管测量 励磁电流 A 样品管质量m/g 平均值 m/g Δm0=m-m0/g 第一组第二组第三组第四组 1.0 21.3680 21.3690 21.3689 21.3662 21.3680 0.0020 2.0 21.3700 21.3680 21.3650 21.3675 21.3676 0.0016 3.0 21.3650 21.3660 21.3670 21.3650 21.3658 -0.0002 0 m0=(21.3670+21.3660+21.3649)/3=21.3660 3.莫尔盐的测定 莫尔盐分子量：392.14 励磁电流 A 样品管质量m/g 平均值 m/g Δm0=m-m0/g 第一组第二组第三组第四组 1.0 43.4010 43.4015 43.3990 43.3937 43.3988 0.0088 2.0 4 3.4030 43.4100 43.4130 43.4280 43.4135 0.0235 3.0 43.4540 43.4600 43.4640 43.4650 43.4608 0.0708 0 m0=(43.3910+43.3900+43.3890)/3=43.3900 平均温度T/K T=(295.0+295.8)/2=295.4 4.亚铁氰化钾的测定 亚铁氰化钾的分子量：422.39 样品管质量m/g 平均值 m/g Δm0=m-m0/g 第一组第二组第三组第四组 1.0 43.0266 43.0300 43.0280 43.0280 43.0282 0.0022 2.0 4 3.0280 43.0210 43.0270 43.0275 43.0259 -0.0001 3.0 43.0285 43.0220 43.0230 43.0300 43.0259 -0.0001 0 m0=(43.0270+43.0300+43.0220)/3=43.026 平均温度T/K T=(294.9+295.8)/2=295.35 1

直流电机的特性和种类

直流电机的特性和种类 2、 前面一章叙述的是由永久磁铁作定子、铁芯线圈作转子、带电刷的直流电动机的工作原理。通常称为“永磁式有刷”直流电动机。长期以来，这种电动机一直在被广泛地应用着。 除了永磁式有刷直流电动机外，还有其他几种直流电动机。一种是有永久磁铁和电刷，但其转子没有铁芯，称为“无铁芯”直流电动机；另一种是定子采用电磁线圈代替永久磁铁称为“电磁式有刷”(绕线式)直流电动机，这种电动机的转子同定子一样，都采用铁芯线圈产生工作磁场。 绕线式电动机有三种形式。定、转子线圈串联连接的称为“串励”电动机；并联连接的称为“并励”电动机；定子线圈一分两路，一路与转子串联连接，另一路与转子并联连接的称为“复励”电动机。 还有没有整流子和电刷的，根据电子切换原理控制定子电流的电动机称为“无刷”直流电动机；不连续旋转，而是以某一角度间歇转动的电动机称为“步进”电动机；不是旋转而是作直线运动的电动机称为“直线”电动机。其中，无刷电动机和步进电动机虽然可划分在直流电动机范畴，但是只给它们提供直流电源是不够的，还必须给它们配置类似于交流伺服电动机的电子开关电路。

为了说明电动机的原理，通常都是从永磁式有刷直流电动机的特性说起。’“输入电流和转矩成正比”是最基本的特性之一。电动机的转矩也就是旋转力矩来源于放置在磁场中的转子线圈所受的“电磁力”(参见第34页)。这个电磁力与磁场强度的强弱和流过线圈的电流的大小成正比。定子采用永久磁铁的电动机磁场强度一定，所以它的电磁力的大小只与电流的大小有关。也可以说电动机的输出转矩与转子电流成正比。 如果把上述转矩和电流的关系描绘成曲线，就会发现它是一条直线，通常还称为“线性”特性。通过这条曲线可以看出，转矩和电流始；终是沿着那条斜线变化。不管在曲线上哪一点，只要电流变化，转矩：就会跟着变化。 “转矩和转速成反比’是电动机的另一特性。电风扇和玩具车等，都是电动机驱

磁化率实验报告1

磁化率的测定 08材化2 叶辉青200830750230 1 实验目的 1.1 掌握古埃(Gouy)法测定磁化率的原理和方法。 1.2 测定三种络合物的磁化率，求算未成对电子数，判断其配键类型。 1.3 了解磁天平的原理与测定方法。 1.4 熟悉特斯拉计的使用。 2 实验原理 2.1 磁化率 物质在外磁场中，会被磁化并感生一附加磁场，其磁场强度H′与外磁场强度H 之和称为该物质的磁感应强度B，即 B=H+H′(1) H′与H方向相同的叫顺磁性物质，相反的叫反磁性物质。还有一类物质如铁、钴、镍及其合金，H′比H大得多（H′/H）高达104，而且附加磁场在外磁场消失后并不立即消失，这类物质称为铁磁性物质。物质的磁化可用磁化强度I来描述，H′=4πI。对于非铁磁性物质，I与外磁场强度H成正比 I=KH (2) 式中，K为物质的单位体积磁化率(简称磁化率)，是物质的一种宏观磁性质。在化学中常用单位质量磁化率χm或摩尔磁化率χM表示物质的磁性质，它的定义是 χm=K/ρ(3) χM=MK/ρ(4) 式中，ρ和M分别是物质的密度和摩尔质量。由于K是无量纲的量，所以χm 和χM的单位分别是cm3/g和cm3/mol，磁感应强度SI单位是特［斯拉］(T)，而过去习惯使用的单位是高斯(G)，1T=104G。 2.2 分子磁矩与磁化率 物质的磁性与组成它的原子、离子或分子的微观结构有关，在反磁性物质中，由于电子自旋已配对，故无永久磁矩。但是内部电子的轨道运动，在外磁场作用下产生的拉摩进动，会感生出一个与外磁场方向相反的诱导磁矩，所以表示出反磁性。其χM就等于反磁化率χ反，且χM<0。在顺磁性物质中，存在自旋未配对电子，所以具有永久磁矩。在外磁场中，永久磁矩顺着外磁场方向排列，产生顺磁性。顺磁性物质的摩尔磁化率χM是摩尔顺磁化率与摩尔反磁化率之和，即 χM=χ顺+χ反(5) 通常χ顺比χ反大约１～３个数量级，所以这类物质总表现出顺磁性，其χM>0。顺磁化率与分子 永久磁矩的关系服从居里定律

直流电动机的特性及运用

第六章直流電動機的特性及運用 一、直流電動機的分類： 二、直流電動機的基本概念： 1.轉矩T 2.反電勢E b 3.轉速n 4.電樞內生機械功率P m 5.速率調整率SR% 三、直流電動機的特性曲線： 1.轉矩特性曲線：表示輸出轉矩(T L)與負載電流(I L)的關係 2.轉速特性曲線：表示輸出轉速(n)與負載電流(I L)的關係 (一)外激式的特性及用途： (1)等效電路： (2)轉速特性： ○1無載時：I a很小(E b≒V)，故轉速n= ○2負載↑，磁通Φ固定不變，E b=V-I a R a微微下降，因此轉速稍下降可視為定速電動機。 (3)轉矩特性： ∵T=KΦI a，若I a↑則T↑，故轉矩特性為一上升的直線。 (4)用途： 適用於調速範圍廣且需維持定速場合，如華德黎翁那德控制系統 中的直流電動機。 (二)分激式的特性及用途： (1)等效電路： (2)轉速特性：與外激式相似 運轉中若磁場突然斷路，則Φ=0、E b=0，轉速將增加到極大，而有飛脫之虞，因此需加裝保護設備。 (3)轉矩特性：與外激式相似

(4)用途： 分激電動機因轉速下降幅度極小，可視為定速電動機；而且可利用調整磁場電阻大小來改變轉速，因此又可視為調速電動機。 一般用於印刷機、鼓風機、車床。 (三)串激式的特性及用途： (1)等效電路： (2)轉速特性： ○1無載時：因I a=0，Φ=0，轉速相當高有飛脫之虞，故不可在無載 時運轉，且電動機與負載連接必須直接耦合不能使用皮帶，否則 可能因皮帶斷裂而有飛脫之虞。通常會加裝離心開關作保護。 ○2輕載時： Φ未飽和，ΦαI a 轉速n=V-I a(R a+R s)/KΦ，nα1/I a為一條雙曲線。 ○3重載時： Φ已飽和，Φ與I a無關為一定值 轉速n=V-I a(R a+R s)/KΦ，nαV-I a(R a+R s) 為一條下降直線。 (3)轉矩特性： ○1輕載時： Φ未飽和，ΦαI a 轉矩T=KΦI a→TαI a2為一條拋物線 ○2重載時： Φ已飽和，Φ與I a無關為一定值 轉矩T=KΦI a→TαI a為一條上升直線 (4)用途： ○1負載變動時I a，隨之改變，使轉速有相當大的變動，是為變速電 動機，速率調整率為正值。 ○2具有高轉速低轉矩，低轉速高轉矩的特性，因此有向電源取用恒 定功率的特性。 ○3主要用於需高啟動轉矩或高轉速的場合，如起重機、電車、果汁 機、吸塵器等。 (四)複激式電動機 1.積複激電動機： (1)等效電路：

磁化率的测定

实验十六 磁化率的测定 1． 摘要 磁化率的测定是一个经典的磁学测量方法。1889年Gouy [1]建立了在均匀磁场中测量磁化率的古埃法，1964年Mulay [2]设计了在非均匀磁声中测定磁化率的Faraday 法。 摩尔磁化率定义为 据κ的特点将物质分为三类：κ>0称顺磁性物质；κ<0称反磁性物质；另外有少数物质的κ值与外磁场H 有关，随外磁场强度的增加而急剧地增强，且伴有剩磁现象，称此为铁磁性物质（如铁、钴、镍等）。凡原子分子中具有自旋未配对电子的物质都是存在固有磁矩的顺磁性物质。这些原子分子的磁矩象小磁铁一样，在外磁场中总是趋向顺着磁场方向定向排列，但原子分子的热运动又使这些磁矩趋向混乱，在一定温度下这两个因素达成平衡，使原子分子磁矩部分顺着磁场方向定向排列而得以增强物质内部的磁场，显示顺磁性。 凡是原子分子中电子自旋已配对的物质，一般是反磁性的物质。大部分物质属反磁性。其原因是物质内部电子轨道运动受外磁场作用，感应出“分子电流”而产生与外磁场方向相反的诱导磁矩。一般说来，原子分子中含电子数目较多电子活动范围较大时，其反磁化率就较大。 实际上顺磁物质的磁化率除了分子磁矩定向排列所产生的χ顺外，同时还包含有感应所产生的反磁化率χ反，即： χM =χ顺+χ反 由于χ顺比χ反大1~3个数量级，因此顺磁性物质的反磁性被掩盖而表现出顺磁性。在不很精确的计算中，可近似地视χ顺为χM 。 顺磁化率与分子磁矩的关系一般服从居里定律 （2.16.2）式将物质的宏观性质χM 与物质的微观性质μ联系起来，因此可通过实验测定χM 来计算物质分子的永久磁矩μ。实验表明，对自由基或其它具有未成对电子的分子和某些第一族过渡元素离子的磁矩μ与未成对电子数n 的关系为 B n n μμ)2(+= （2.16.3） 联系（2.16.2）和（2.16.3）两式，可直接得到n 的表达式 1 1)2(84.22-++= T n n n 顺χ （2.16.4） （2.16.1） （2.16.2）

直流电动机的机械特性

直流电动机的机械特性 直流电动机按励磁方式不同可分为他励、并励、串励和复励四种。下面一常用的他励和并励电动机为例介绍其机械特性、起动、反转和调速，他励和并励电动机只是连接方式上的不同，两者的特性是一样的。 直流电机的接线图 图是他励和并励直流电动机的接线原理图。他励电动机的励磁绕组与电枢是分离的，分别由励磁电源电压Uf和电枢电源电压U两个直流供电；而在并励电动机中两者是并联的，由同一电压U 供电。 并励电动机的励磁绕组与电枢并联，其电压与电流间的关系为： U=E+RaIa 即：Ia=（Ra为电枢电压） If= I=Ia+If≈Ia 当电源电压U和励磁电路的电阻Rf（包括励磁绕组的电阻和励磁调节电阻）保持不变时，励磁电流If以及由它所产生的磁通Φ也保持不变，即Φ=常数。 则电动机的转距也就和电枢电流成正比，T= KTΦIa= KIa这是并励电动机的特点。

当电动机的电磁转距T必须与机械负载转距T2及空载损耗转距T0相平衡时，电动机将等速转动；当轴上的机械负载发生变化时，将引起电动机的转速、电流及电磁转距等发生变化。，称为： n===－Ｔ＝n0－ 式中 并励电动机的起动与反转 并励电动机在稳定运行时，其电枢电流位：Ia＝，因电枢电阻Ra很小，所以电动机在正常运行时，电源电压U与反电动势E近似相等。 在起动时，n=０，所以E＝kEΦn＝０。这时电枢电流及起动电流为Iast=，由于Ra很小，因此起动电流I ast可达额定电流IN的10～20倍，这时不允许的。同时并励电动机的转距正比于

电枢电流Ia，这么大的起动电流引起极大的起动转距，会对生产机械的传动机构产生冲击和破坏。 限制起动电流的方法就是在起动时的电枢电路中串接起动电阻Rst，见图。这时起动电枢中的起动电流的初始值为：Iast= 则起动电阻为：Rst=－Ra 一般：Iast=（1.5～2.5）IN 起动时，可将起动电阻Rst放在最大值处，待起动后，随着电动机转速的上升，再把它逐段切除。 注意：直流电动机在起动或工作时，励磁电路一定要保持接通，不能断开（满励磁起动）。普则，由于磁路中只有很小的剩磁，就有可能发生以下： 要改变电动机的转动方向，就必须改变电磁转距T的方向，可通过改变磁通Φ（励磁电流）或电枢电流Ia的方向实现。 并励电动机的调速 电动机的调速就是在同一负载下获得不同的转速，以满足不同的要求。 由转速公式：n=可知常用的调速方式有调磁调速和调压调速两种。 9.5.1改变磁通Φ（调磁调速） 当保持电源电压U为额定值不变时，调节励磁电路的电阻，改变励磁电流If而改变磁通Φ。 由式n=－Ｔ可见，当磁通Φ减小时，n0升高了，转速降也增大了；但 与Φ2成正比，所以磁通愈小，机械特性曲线也愈陡，但仍有一定的硬度。见图

电动自行车用200W永磁无刷直流电机选型及结构参数设计2011.10.31

电动自行车用永磁无刷直流电机选型及结构参数设计 1．油泥模型电机参数分析 油泥模型的电机设计为38齿牙盘，其转子内径为111mm，电机铁心长度为14mm。其参数见表1。 表1 方案1电机参数表 当给电机加上48V电压时，其输出特性如图1所示，此时电机最高效率的工作点较高，为650 r/min，而电动自行车额定工作转速仅为180 r/min。所以理论上应增加匝数或降低电压，直接增加匝数受到了槽满率的限制，降低线径再增加匝数又受到了定子电流密度的限制。所以实际工作时只能通过降低电压来。降低定子电流。当电压降低到18V使得定子电流为9.5A时，其输出功率仅为120W，效率为70%，不能满足要求。 图1 油泥模型电机输出特性 2.电机初始方案选择 电机槽数和极数有多种匹配参数可以选用，设计组利用计算机软件对槽数和极数分别为

36/24、36/40、42/46的电机进行了参数仿真，并对结果进行了分析。结论表明，极数为24的电机极数太少，导致磁钢较宽(17mm)，加工困难。另外，由于24极数的电机额定工作速度太高，其低速时效率较低，因此不适合采用。 2.1推荐方案定子、转子参数的确定 推荐方案的定子槽、转子极数分别为36/40，定子绕组为0.69漆包线3股33匝，如表2所示。 表2推荐方案电机参数表 本方案最高效率转速440r/min，最高效率87%，电机输出特性如图3所示。图为铁心长20mm的输出特性。由图中可以看出，相比较铁芯25mm电机结构，最高效率时的转速370 r/min提升到到450 r/min，电机从30 r/min～460 r/min都可以输出200W以上的功率。 图3推荐方案电机输出特性 电机定子采用双层绕组，电机齿槽匹配和部分嵌线图如图4和图5所示。

2011直流电机问答题

1. 直流电机的换向器和电刷构成换向装置，它在直流发电机和直流电动机中各起什 么作用？ 2. 试判断下列情况下，直流发电机电刷两端电压是直流还是交流 （１）磁极固定，电刷与电枢同时旋转。 （２）电枢固定，电刷与磁极同时旋转。 （３）电刷固定，磁极与电枢以不同的速度同时旋转。 3. 直流电机由哪些主要部件组成？它们各起什么作用？为什么电枢铁心必须用硅钢 片叠成，而定子的磁轭却用整块的钢板或铸铁制成？ 4. 用什么方法可改变直流发电机输出电压的方向？ 5. 用什么方法可改变直流电动机的转向？ 6. 直流电机的额定数据有哪些？各代表什么含义？ 7. 直流电机的励磁方式有哪几种？ 8. 直流电机的基本方程式与励磁方式是否有关？为什么？ 9. 直流电机空载时的气隙磁场由什么产生？该磁场有什么特点？ 10. 直流电机的电枢磁场由什么产生？它有什么特点？ 11. 直流电机负载时的气隙磁场由什么产生？它有哪些特点？ 12. 什么是电枢反应？电枢反应的作用是什么？ 13. 直流电机可作为发电机运行，也可作为电动机运行，其电势方程有何不同？在两 种不同的运行方式下，感应电势起着怎样的作用？ 14. 直流电机可作为发电机运行，也可作为电动机运行，其转矩方程有何不同？在两 种不同的运行方式下，电磁转矩起着怎样的作用？ 15. 写出直流电机电磁转矩的计算公式，说明它所表示的物理含义。 16. 写出直流电机感应电动势的计算公式，说明它所表示的物理含义。 17. 直流电机的电枢电动势和电磁转矩是怎样产生的?电枢电动势和电磁转矩各与什 么因素有关? 18. 如何判断直流电机是运行于发电状态还是电动状态？它们的电磁转矩、转速、电 枢感应电动势、电枢电流和端电压的方向有何不同？能量转换关系有何不同？ 19. 一台并在直流电网上运行的并励直流发电机，若原动机停止供给机械能，将发电 机过渡到电动机运行状态工作，此时电磁转矩方向是否改变？旋转方向是否改变？ 20. 一台他励直流电动机拖动一台他励直流发电机，当发电机负载增大时，电动机的 电枢电流如何变化？试分析其变化过程。 21. 直流电机中存在哪些损耗？ 22. 直流发电机的功率流程如何？

粒度、磁化率、色度

粒度 (2) 1 粒度的概念 (2) 2 粒级的划分 (2) 3 碎屑颗粒形状 (2) 4 粒度分析 (2) 色度 (8) 1 红度a和黄度b (8) 2 亮度L (9)

粒度 粒度分析在判定沉积物来源及输运方式( 悬移、跃移和推移)、区分沉积环境、判别水动力条件和分析粒径趋势等方面具有重要作用, 沉积物粒度分布是物质来源、沉积区水动力环境、输移能力和输移路线的综合反映。 卢连战, 史正涛.沉积物粒度参数内涵及计算方法的解析.环境科学与管理,2010,6(35):54-60 1 粒度的概念 粒度是指碎屑颗粒的大小。 2 粒级的划分 砾与砂的转折点在2mm处，砂与粉砂的界限放在0.1mm，粉砂与粘土的界限十进制为0.005mm，2的几何级数制为小于0.0039 3 碎屑颗粒形状 球度：球度是一个定量参数，用它来度量一个颗粒接近于球体的程度。球状颗粒不仅比其他形状的颗粒更容易滚动，而且由于其单位体积表面积最小，所以比其他颗粒沉降的更快。 圆度：指碎屑颗粒的原始棱角被磨圆的程度。在河流环境中砾石的磨圆度随着粒度的增大而增高。 4 粒度分析 （1）粒度资料图 直方图和频率曲线：直方图横坐标代表颗粒直径值，纵坐标是算数百分比；各长方形底边长度代表粒度区间，高代表每种粒度的频数。

将脂肪图各方块顶边中点连接起来而成的圆滑曲线就是频率曲线图。有单峰（沉积物粒度分选极好）、双峰（沉积物粒度分布较宽，峰所在粒级的重量百分比并不高）和多峰（分选性更差）。 累积曲线：用累积重量百分比做成的图。由粗粒级开始进行累积的图总是构成“S”形，分选性好的曲线很陡，分选性差的图比较平缓。 概率累积曲线：仍然用累积重量百分比作图。横坐标仍为粒径（φ值），而纵坐标改用概率百分数标度。概率坐标不是等间距的，而是以中央50%处为对称中心，向上、下两端相应地逐渐加大，这样可将粗、细尾部放大，并清楚地表示出来。

直流电机的一些特性

直流发电机的特性 直流发电机运行时，主要有四个主要物理量，即发电机转速 n 、发电机端电压 U 、电枢电流 I a （或输出电流 I ）和励磁电流 I f 。直流发电机的稳态特性主要有两条：一条是外特性，表征输出电压质量；一条是励磁调节用的调整特性。 一、他励直流发电机 1. 空载特性 当 n= n N 时， I a =0 ，励磁绕组加上励磁电压 U ，调节励磁电流 I f0 ，直流发电机的空载端电压 U 0 和励磁电流 I f0 关系，即为空载运行时特性曲线 U 0 =f( I f0 ) 。 空载特性可以通过空载实验来测定，发电机的转子由原动机拖动，转速 n 保持恒定，逐步调节励磁回路的电阻 R ，使励磁电流单方向增大测取 U 0 和 I f0 ，直到电枢电压 U 0 =1.25 U N ，然后单方向减少 R ，测取 U 0 及 I f0 ，取其各点的平均值 U 0 ，作出的特性曲线。 图2-7-1-1 直流发电机空载特性 由于电动势 E a 与磁通Φ 成正比，所以空载特性曲线的形状与磁化曲线相似。空载特性不经过零点，即 I f0 =0 时，电枢绕组中仍有电动势 E r 存在，这主要是因为主磁极中有剩磁存在的缘故。通常为电机额定电压的 2%~4% 。因为空载特性表明的是直流电机磁路特性，所以对于并励和复励发电机空载特性也可以他励方式测取。 二、并励直流发电机 1. 并励直流发电机的自励过程与条件 并励直流发电机的励磁电流 I f 由发电机自身电压供给，不需要其他直流电源，应用方便，但是励磁绕组若不是先有了励磁电流 I f 建立磁场，发电机电压就无法产生。如何在一定条件下使并励直流发电机自励，即使其发电机电压建立并与励磁电流 I f 配合，达到所需要的数值,这种发电机自己建立电压的过程，称为自励过程。

直流电机的特点及控制方式

直流电机的结构特点 由直流电动机和发电机工作原理示意图可以看到，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。 1. 定子 （1）主磁极 主磁极的作用是产生气隙磁场。主磁极由主磁极铁心和励磁绕组两部分组成。铁心一般用0.5mm～1.5mm厚的硅钢板冲片叠压铆紧而成，分为极身和极靴两部分，上面套励磁绕组的部分称为极身，下面扩宽的部分称为极靴，极靴宽于极身，既可以调整气隙中磁场的分布，又便于固定励磁绕组。励磁绕组用绝缘铜线绕制而成，套在主磁极铁心上。整个主磁极用螺钉固定在机座上， 1—换向器2—电刷装置3—机座4—主磁极5—换向极 6—端盖7—风扇8—电枢绕组9—电枢铁心 （2）换向极 换向极的作用是改善换向，减小电机运行时电刷与换向器之间可能产生的换向火花，一般装在两个相邻主磁极之间，由换向极铁心和换向极绕组组成，如8.6所示。换向极绕组用绝缘导线绕制而成，套在换向极铁心上，换向极的数目与主磁极相等。 （3）机座 电机定子的外壳称为机座，见图8.4中的3。机座的作用有两个：一是用来固定主磁极、换图8.5 主磁极的结构 向极和端盖，并起整个电机的支撑和固定作用；1—主磁极2—励磁绕组3—机座

二是机座本身也是磁路的一部分，借以构成磁极之间磁的通路，磁通通过的部分称为磁轭。为保证机座具有足够的机械强度和良好的导磁性能，一般为铸钢件或由钢板焊接而成。 4）电刷装置 电刷装置是用来引入或引出直流电压和直流电流的，如图8.7所示。电刷装置由电刷、刷握、刷杆和刷杆座等组成。电刷放在刷握内，用弹簧压紧，使电刷与换向器之间有良好的滑动接触，刷握固定在刷杆上，刷杆装在圆环形的刷杆座上，相互之间必须绝缘。刷杆座装在端盖或轴承内盖上，圆周位置可以调整，调好以后加以固定。我公司窑主电机碳刷型号是CH 33N。 图1.6 换向极图1.7 电刷装置 1—换向极铁心1—刷握2—电刷 2—换向极绕组3—压紧弹簧4—刷辫 2. 转子(电枢) （1）电枢铁心 电枢铁心是主磁路的主要部分，同时用以嵌放电枢绕组。一般电枢铁心采用由0. 5mm厚的硅钢片冲制而成的冲片叠压而成(冲片的形状如图8.8(a)所示)，以降低电机运行时电枢铁心中产生的涡流损耗和磁滞损耗。叠成的铁心固定在转轴或转子支架上。铁心的外圆开有电枢槽，槽内嵌放电枢绕组。