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    电动扫地车直流电动机的结构工作原理

      发表时间:2018-12-07 17:49  点击次数:

    电动扫地车直流电动机是指通入直流电流而产生机械运动的电动机
    与交流电动机、无刷直流电动机及开关磁阻电动机等其他类型的 电动机相比较,直流电动机的优点有:
    (1)调速性能良好。直流电动机具有良好的电磁转矩控制特 性,可实现均匀平滑的无级调速,且具有较宽的调速范围。
    (2 )起动性能好。直流电动机具有较大的起动转矩,能适应电 动扫地车起步驱动特性的需要,可实现快速起步。
    (3)具有较宽的恒功率范围。直流电动机恒功率输出范围较 宽,可确保电动扫地车具有良好的低速起动性能和高速行驶能力。
    (4 )控制较为简单。直流电动机可采用斩波器实现调速控制, 具有控制炅活且高效、质量轻、体积小、响应快等特点。
    (5)价格便宜。直流电动机的制造技术和控制技术都比较成 熟,呈然直流电动机本身的价格不低,但是控制装置简单、价格较低, 因而整个直流驱动系统的价格较便宜。
    直流电动机的缺点有:
    电动扫地车直流电动机的结构工作原理
    (1 )效率较低。总体上,直流电动机的效率低于交流电动机和 开关磁阻电动机。
    (2 )维护工作量大。直流电动机工作时电刷与换向器之间会产 生换向电火花,换向片容易烧蚀,电刷也容易磨损。因此,直流电动 机的工作可靠性较差,需要经常进行维护。
    (3 )转速低。直流电动机转速越高,换向电火花就越大,严重 时形成火花环,这就限制了直流电动机的转速的提高。
    (4 )质量和体积大。直流电动机的结构较复杂,功率密度低, 质量大,体积也大。
    电动扫地车用直流电动机的要求:抗振动性;对环境的适应性;低 损耗性;抗负荷波动性;小型、轻量化;免维护性。
    1直流电动机的结构
    直流电动机的结构形式很多,但总体上不外乎由定子(静止部 分)和转子(运动部分)组成。
    1.定子部分
    定子部分用于安放磁极和电刷,并作为机械支撑,具体包括主磁 极、换向极、电刷装置、机座、端盖等。定子的作用是产生磁场和作 为电动机的机械支撑。
    (1)主磁极
    电动扫地车直流电动机的结构工作原理
    主磁扱的作用是产生主磁通0。主磁极铁心包括极 心和极掌两部分。极心上套有励磁绕组,各主磁极上的绕组一般都是 串联的。极掌的作用是使空气隙中磁感应强度分布最为合适。改变励 磁电流IfM方向,就可改变主磁极极性,也就改变了磁场方向。
    (2 )换向极
    换向极的作用是产生附加磁场,改善电动机的换向,使气隙磁场 均匀,减小电刷与换向器之间的火花,不致使换向器烧坏。它由铁心 和绕组构成(见图4-11 )。
    在两个相邻的主磁极之间中性面内有一个小磁极,这就是换向 极。它的构造与主磁极相似,它的励磁绕组与主磁极的励磁绕组相串 联。
    主磁极中性面内的磁感应强度本应为零值,但是,由于电枢电流 通过电枢绕组时所产生的电枢磁场,使主磁极中性面的磁感应强度不能为零值,于是使转到中性面内进行电流换向的绕组产生感应电动 势,使得电刷与换向器之间产生较大的火花。
    用换向极的附加磁场来抵消电枢磁场,使主磁极中性面内的磁感 应强度接近于零,这样就改善了电枢绕组的电流换向条件,减小了电 刷与换向器之间的火花。
    (3 )电刷装置
    电刷装置主要由用碳一石墨制成导电块的电刷、加压?单簧和刷 盒等组成。固定在机座上(小容量电动机装在端盖上) 不动的电刷,借助于加压弹簧的压力和旋转的换向器保持滑动接触, 使电枢绕组与外电路接通。它是电枢电路的引出或引入装置。
    电刷数一般等于主磁极数,各同极性的电刷经软线汇在一起,再 引到接线盒内的接线板上,作为电枢绕组的引出端。
    (4 )机座
    机座的作用是用来固定主磁极、换向磁极和端盖,是电动机磁路 的一部分。机座用铸钢或铸铁制成。机座上的接线盒有 励磁绕组和电枢绕组的接线端,用来对外接线。
    (5)端盖
    端盖的作用是密封,保护电动机的内部结构。端盖由铸铁制成, 用螺钉固定在底座的两端,盖内有轴承用以支撑旋转的电枢。
    2•转子部分
    转子一般称为电枢,主要包括电枢铁心、电枢绕组、换向器等。 电动机转子的作用是输出转矩。
    (1 )电枢铁心
    电枢铁心由娃钢片冲制叠压而成,在外圆上有分布均匀的槽用来 嵌放绕组。铁心为电枢绕组的支撑部件,也作为电动机 磁路的一部分。
    (2 )电枢绕组
    电枢绕组是直流电动机的电路部分,产生感应电动势或电磁转 矩,实现能量转换的主要部件◊它是由许多绕组元件构成,按一定规 则嵌放在铁心槽内和换向片相连,使各组线圈的电动势相加。绕组端 部用镀锌钢丝極住,P方止绕组因离心力而发生径向位移◊
    (3 )换向器
    换向器由许多铜制换向片组成,外形呈圆拄形,换向器片与片之 间用云母绝缘。
    2直流电动机的工作原理
    直流电动机的工作原理是基于电磁力定律。
    电动扫地车直流电动机的结构工作原理
    实验表明,长度为丨的载流导体置于磁场B中,通入电流i后,导 体在磁场中将会受到力的作用,称为电磁力。若磁场与载流导体互相 垂直,作用在导体上的电磁力大小为:F=Bli。力的方向用左手定则 确定。一个通电线圈相当于一个具有N-S极的磁体,形成电磁力。
    如图4-19所示,定子有一对N、S极,电枢绕组的末端分别接到 两个换向片上,正、负电刷A和B分别与两个换向片接触。
    如果给两个电刷加上直流电源,则有直流电流从电刷A流入,从 电刷B流出。根据电磁力定律,载流导体受到电磁力的作用,其方向 可用左手定则判定,两段导体受到的力形成了一个转矩,使得转子逆 时针转动。
    夕卜加的电源是直流的,但由于电刷和换向片的作用,在线圈中流 过电流是变化的,其产生的转矩方向却是不变的。
    3直流电动机的励磁方式
    按励磁方式不同,直流电动机可分为他励直流电动机、并励直流 电动机、串励直流电动机和复励直流电动机4种类型。la为电枢电流,Ea为电枢反电势,Ff为他励和并励方式下的
    励磁电流,Fs为串励和复励方式下的励磁电流。
    1.他励直流电动机
    他励直流电动机的电枢和励磁绕组由两个独立的直流电源供电 。励磁绕组与电枢绕组无连接关系,用外加电流进行励 磁。他励直流电动机具有良好的线性和工作稳定性。此外,由于他励 电动机可分别通过控制励磁电流和电枢电压来控制电动机的转速,因 而其调速范围大。其另一个特点是很容易连接成发电机工作电路,实 现电动扫地车的制动能量回馈。
    2.并励直流电动机
    并励直流电动机的电枢和励磁绕组并联后由一个独立的直流电源 供电。其性能与他励直流电动机接近。并励直流电动机 的励磁电流与电枢电压相关,负载变化时转速I:匕较稳定,具有比较硬 的机械特性,调速范围较宽,但提供大转矩的能力较差。
    3.串励直流电动机
    串励直流电动机的电枢和励磁绕组串联后由一个独立的直流电源 供电。串励直流电动机在低速时有很大的转矩,即其起 动转矩大,能很好地适应电动扫地车起动大转矩的要求。机械特性很软, 有较宽的恒功率调速范围。其缺点是加速性能较差,因此,串励直流 电动机较少用作电动扫地车的驱动电动机。
    4.复励直流电动机
    复励电动机有两个绕组,一个并励绕组,一个串励绕组,并励绕 组和电枢并联,和串励绕组串联后由一个独立的直流电源供电。若两 绕组产生的磁通势方向相同,称为积复励;若相反,称为差复励(。电动扫地车上常用积复励直流电动机。其特点是负 载变化时转速变化大,机械特性优于并励直流电动机,适用于负载转 矩变化较大的场合。

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