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直流电动机 编辑

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直流电动机

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直流电动机是任何一类旋转的电动马达该直流电能转换成机械能。最常见的类型取决于磁场产生的力。几乎所有类型的DC电动机都具有某种机电或电子内部机制,以定期更改部分电动机的电流方向。

直流电动机是被广泛使用的xxx种电动机,因为它们可以由现有的直流照明配电系统提供动力。直流电动机的速度可以使用可变的电源电压或通过改变其励磁绕组中的电流强度来在很宽的范围内进行控制。小型直流电动机用于工具,玩具和家用电器。在通用汽车可以在直流操作,但是是一个轻量级的拉丝用于便携式电动工具和电器电机。当前,较大的直流电动机用于电动汽车、电梯和提升机的驱动以及轧钢机的驱动器中。的出现电力电子取得了更换直流电机与交流电机在许多应用成为可能。

直流电动机

电磁电动机

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电流流过的线圈会产生与线圈中心对齐的电磁场。线圈产生的磁场的方向和大小可以随流过线圈的电流的方向和大小而变化。

一个简单的直流电动机具有固定在集合磁铁的定子和一个电枢周围的软铁芯,集中的磁场缠绕绝缘导线的一个或多个绕组。绕组通常在铁心周围有多匝,在大型电动机中,可能会有多个并联的电流路径。导线绕组的末端连接到换向器。换向器允许每个电枢线圈依次通电,并通过电刷将旋转线圈与外部电源连接。(无刷直流电动机的电子器件可接通和断开流向每个线圈的直流电流,并且没有电刷。)

发送到线圈的电流总量,线圈的大小及其包裹的内容决定了所产生的电磁场的强度。

打开或关闭特定线圈的顺序决定了指向有效电磁场的方向。通过依次打开和关闭线圈,可以创建旋转磁场。这些旋转磁场与电动机(定子)固定部分中的磁体(永磁体或电磁体)的磁场相互作用,在电枢上产生扭矩,使电枢旋转。在某些直流电动机设计中,定子磁场使用电磁体产生其磁场,从而可以更好地控制电动机。

在高功率水平下,直流电动机几乎总是使用强制空气进行冷却。

不同数量的定子和电枢磁场以及它们的连接方式提供了不同的固有速度/转矩调节特性。直流电动机的速度可以通过改变施加到电枢的电压来控制。在电枢电路或励磁电路中引入可变电阻可以实现速度控制。现代的直流电动机通常由电力电子系统控制,该电力电子系统通过将直流电流“斩波”为具有有效较低电压的开和关周期来调节电压。

由于串联绕组直流电动机在低速时会产生最高的扭矩,因此通常用于电力机车和电车等牵引应用中。多年来,直流电动机一直是电力和柴油电力机车,有轨电车/电车和柴油电动钻机上的电力牵引驱动器的主要支柱。从1870年代开始引入直流电机和电网系统来运转机械,掀起了新的第二次工业革命。直流电动机可以直接通过可充电电池运行,为xxx批电动汽车以及当今的混合动力汽车和电动汽车提供动力以及驱动许多无线工具。时至今日,直流电动机仍被应用在诸如玩具和磁盘驱动器之类的小型应用中,或者用于操作钢轧机和造纸机的大型应用中。带有单独励磁场的大型直流电动机通常与矿井提升机的绕线机驱动器配合使用,以实现高扭矩以及使用晶闸管驱动器进行平稳速度控制。现在,这些已被带有变频驱动器的大型交流电动机所取代。

如果将外部机械动力施加到直流电动机,它将充当直流发电机,即发电机。此功能用于使混合动力和电动汽车上的电池减速并为其充电,或者在减速时将电力返回到街车或电动火车线路上使用的电网。此过程称为混合动力和电动汽车的再生制动。在柴油机车中,他们还使用其直流电动机作为发电机,以降低速度,但耗散电阻器堆中的能量。较新的设计正在添加大型电池组,以回收部分能量。

永磁定子

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PM电机在定子框架上没有励磁绕组,而是依靠PM提供磁场,转子磁场与磁场相互作用,产生转矩。与电枢串联的补偿绕组可用于大型电机,以改善负载下的换向。由于此字段是固定的,因此无法为速度控制进行调整。PM磁场(定子)在微型电机中非常方便,可以消除磁场绕组的功耗。大多数较大的直流电动机为“发电机”型,具有定子绕组。从历史上看,如果将PM拆卸下来,就不能使其保持高通量。励磁绕组更实用,以获得所需的通量。但是,大型PM不仅价格昂贵,而且危险且难以组装;这有利于大型机器的伤口领域。

为了最小化整体重量和尺寸,微型永磁电动机可能会使用由钕或其他重要元素制成的高能磁体;大多数是钕铁硼合金。具有较高的磁通密度,具有高能量PM的电机至少可以与所有优化设计的单馈同步和感应电机竞争。微型电动机类似于图中的结构,不同之处在于微型电动机至少具有三个转子磁极(无论转子处于什么位置,以确保启动),并且其外壳是钢管,该钢管磁性连接弯曲磁场磁体的外部。


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