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干货 | 看动态图了解常用电机原理

电子工程世界 2020-04-25 00:00
EPC专家实战拆解：电机能效优化技巧 超低功耗CW32L083系列

电机(俗称“马达”)是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。

电动机的主要作用是利用电能转化为机械能。


电动机主要包括一个用以产生磁场的电磁铁绕组或分布的定子绕组和一个旋转电枢或转子和其它附件组成。在定子绕组旋转磁场的作用下，其在电枢鼠笼式铝框中有电流通过并受磁场的作用而使其转动。
定子(静止部分)定子铁心：电机磁路的一部分，并在其上放置定子绕组。

定子绕组：是电动机的电路部分，通入三相交流电，产生旋转磁场。

机座：固定定子铁心与前后端盖以支撑转子，并起防护、散热等作用。

转子(旋转部分)转子铁心：作为电机磁路的一部分以及在铁心槽内放置转子绕组。

转子绕组：切割定子旋转磁场产生感应电动势及电流，并形成电磁转矩而使电动机旋转。
直流电动机
直流电机是将直流电能转换成机械能(直流电动机)或将机械能转换成直流电能(直流发电机)的旋转电机。它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。

当它作电动机运行时是直流电动机，将电能转换为机械能;作发电机运行时是直流发电机，将机械能转换为电能。

直流电机原理图
上图的直流电机的物理模型图，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)



步进电机
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。

在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度。

可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。

步进电机工作原理
当电流流过定子绕组时，定子绕组产生一矢量磁场。该磁场会带动转子旋转一角度，使得转子的一对磁场方向与定子的磁场方向一致。

当定子的矢量磁场旋转一个角度。转子也随着该磁场转一个角度。每输入一个电脉冲，电动机转动一个角度前进一步。

它输出的角位移与输入的脉冲数成正比、转速与脉冲频率成正比。改变绕组通电的顺序，电机就会反转。所以可用控制脉冲数量、频率及电动机各相绕组的通电顺序来控制步进电机的转动。

单相异步电动机
异步电动机又称感应电动机，是由气隙旋转磁场与转子绕组感应电流相互作用产生电磁转矩，从而实现机电能量转换为机械能量的一种交流电机。

单相异步电动机的工作原理

在交流电机中，当定子绕组通过交流电流时，建立了电枢磁动势，它对电机能量转换和运行性能都有很大影响。

所以单相交流绕组通入单相交流产生脉振磁动势，该磁动势可分解为两个幅值相等、转速相反的旋转磁动势和，从而在气隙中建立正传和反转磁场和。

这两个旋转磁场切割转子导体，并分别在转子导体中产生感应电动势和感应电流。
该电流与磁场相互作用产生正、反电磁转矩。正向电磁转矩企图使转子正转;反向电磁转矩企图使转子反转。这两个转矩叠加起来就是推动电动机转动的合成转。

永磁电机


永磁电机是利用永磁体提供磁场的电动机。电动机做功，需要2个条件，一个存在磁场，另外一个是磁场中有运动的电流存在。

 电机剖视图

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