1、AC/DC motor training,目录,AC/DC马达的基本特性以及性能曲线;,2. 如何选择合适性能的马达;,电刷，弹簧，轴承的选择;,4. 电机索样时必要的要求项目。,1. AC/DC马达的基本特性以及性能曲线,基本原理通电导体在磁场中会受到力的作用F,F-通电导体的电磁力;B-磁通密度I -电枢电流L-导体在磁场中的长度(电枢铁心长度),1. AC/DC马达的基本特性以及性能曲线, 根据基本原理推导出来的电机基本公式,单根导体产生的扭矩 T1=FD/2=(BLI)D/2=I/2,整个转子产生的扭矩 T=pNFD/2a=pNBLID/2a=pNI/2a,p-定子极对数N-转子总导体
2、数-磁通量D-转子外径a- 并联支路数,T=CT ICT=pN/2a,对于完成的电机来说,极对数p,并联支路数a,和电机匝数N是固定的,所以CT也是一个常数,我们称之为转矩常数., 电磁转矩, 电压平衡方程,1. AC/DC马达的基本特性以及性能曲线, 根据基本原理推导出来的电机基本公式,U=E+IR+2Uc,U -电源电压E -感应电动势IR 电阻压降Uc-碳刷压降(一般2Uc=0.52V), 电磁功率,Pem=T=pNnI/60a=EI,Pem -电机产生的电磁功率 - 转子转动角速度N 转子转速rpmE - 感应电动势,E=Cen,Ce=pN/60a,对于完成的电机来说,极对数p,并联支
3、路对数a,和电机匝数N是固定的,所以Ce也是一个常数,我们称之为电动势常数., 转矩平衡方程,T=Tout+To,T -转子产生的转矩Tout -电机轴的输出转矩To -电机的铁损+风摩转矩Pout -电机轴输出功率Po -铁损以及风摩损耗功率,Pem=Pout+Po, 性能曲线, DC马达,1. AC/DC马达的基本特性以及性能曲线, AC马达,1. AC/DC马达的基本特性以及性能曲线, 电机转速的调速,根据公式pNnI/60a=EI和, U=E+IR+2Uc 得出转速n正比于电源电压,反比于转子匝数N,定子磁通, 电机电阻R.,所以,在不更改电机的前提下,调速方案可以选择: 1 调整电压
4、; 2 调整电机电阻.(缺点:只能串入外加电阻,增加电阻值,调速只能减速.),而对于使用条件固定,只针对电机的调整就是: 1 调整线圈匝数; 2 调整定子磁通量(电机芯片叠厚,转子外径,或者磁石剩磁Br.), 电机扭力的调整,转距T正比于电源电压,转子匝数N,定子磁通, 反比于电枢电阻R .与转速无关,1 调整电压; 2 调整匝数; 3 调整调整定子磁通量(电机芯片叠厚,转子外径,或者磁石剩磁Br.) 4 调整转子线径.,2. 如何选择合适性能的马达, 电机扭力选择 1 产品正常使用时的负载转矩电机应该在最大效率点到最大输出功率点之间; 2 产品可能用到的最大负载转矩,不得大于电机的堵转扭矩.
5、 3 对于可能满载启动的电机,最大启动扭力不得小于堵转扭矩的1.3倍.,2. 如何选择合适性能的马达, 电机尺寸选择,A(线负荷)和J(电流密度)的选择需要根据实际通风情况选择,通风条件好,选大值,通风条件差,选小值. (这个决定温升),2. 如何选择合适性能的马达, 电机电流和温度保护,对于直流电机,电机的堵转或启动的时候电流很大,转子的去磁磁动势很大,这种情况下容易引起定子磁石失磁,而使电机转速飙升,扭力下降,甚至烧毁电机,所以需要在采购电机时特别提出,或者做降压启动和堵转保护措施., 电机的使用温度条件,电机的电阻在不同的温度条件下的阻值是不同的,这个也会导致在实际测试或使用中的性能的偏
6、差,这个属于正常的现象;另外,直流电机的磁石在不同的温度下的性能会有比较明显的差异,这会导致电机在不同温度的情况下有比较大的性能差异,所以在选择电机的时候一定要特别注意.,2. 如何选择合适性能的马达, 电机轴径选择,3. 换向器, 电刷，弹簧，轴承的选择, 换向器的选择,换向器分为槽型和钩型1 优先选用钩型,对于线径较粗,绕线挂钩和点焊困难的选用槽型.2 钩型换向器,钩与钩的间距最小为2倍线径+1mm.,组 成 部 件:,铜钩,电木粉,云母片,加固环,铜环,主要用途是连通电枢,材质一般是0.1%和0.3%的银铜,主要区别在高温硬度以及耐磨性,用于紧固铜片保证换向器的强度,给点焊铜钩支撑.具体
7、规格查看材料UL黄卡,铜片之间的绝缘,对于高功率高转速的电机,进一步加强强度,防止高速下铜片跳动变大或者飞片.材质通常为65Mn或者玻璃纤维,用在换向器中孔处,用于比较大的过盈配合,确保不会撑爆电木粉,同时有较大的松脱扭力,材质通常为钢或铜.,3. 换向器, 电刷，弹簧，轴承的选择, 电刷的选择,宽度一般在12片换向器片的宽度长度需要根据电流密度来选择,电流密度一般为1015A/cm2,(实际参考碳刷牌号), 尺寸选择, 刷辫选择,电动工具的电流一般比较大,所以碳刷都会带有刷辫,刷辫的粗细按照安全电流的标准,简单的判断为不小于定子线径., 碳刷的主要技术要求,1 碳刷的电阻率: 同电刷尺寸选择
8、,根据电流密度和电刷尺寸选择;2 碳刷的压制方向:这个很多时候大家并不太关心,其实这个是个比较重要的参数,它决 定碳刷的不同方向的电阻,以及发热后的热变形尺寸方向.3 硬度,:这个需要同换向器配合,影响电机寿命和噪音.4 50hrs的磨损量,:对寿命有影响,通常磨损量越小,寿命越好.5 最大线速度: 根据换向器外径和电机转速来选择.6 电流密度(参考碳刷牌号).7 接触压降: 对于低压直流电机影响比较大.8 推荐的压强.(用于选择弹簧),3. 换向器, 电刷，弹簧，轴承的选择, 弹簧的选择,弹簧的种类: 扭簧,压簧,恒力弹簧等,弹簧是有行程范围的,所以选择弹簧的时候要注意,选择的标准为:保证碳
9、刷在整个寿命过程中都能有足够的弹簧压力,一般碳刷的压强为300-550MPa,3. 换向器, 电刷，弹簧，滚动轴承的选择, 滚动轴承的选择, 极限转速,电机的空载转速必须要小于轴承的极限转速,并且需要一定的余量., 轴向载荷和径向载荷,由于要输出转矩,相信大家都比较关注轴承的径向载荷,我这里需要强调的是对于有些斜齿,伞齿等一些有轴向和径向分力的电机结构中,要去仔细核算轴向的分力是否超出了轴承规定的轴向载荷.,4. 电机索样时必要的要求项目, 性能要求,1 额定电压和频率(是否有按规要求)2 电机的旋转方向.(对于直流电机,一定要注明正负极的接线状态.)3 空载性能要求,包括转速和电流(或者功率).4 负载性能要求,包括负载点的大小,负载点的转速和电流(或者功率).5 堵转电流或者堵转扭力的要求(非必须项).6 绝缘等级7 风叶风路的要求.8.使用条件,温升和寿命的测试条件., 外观要求,1 定子外观处理,涂覆粉,包封胶,胶带包扎,还是普通浸绝缘漆;2 转子线圈的外观处理,包封胶,保护架,还是普通浸绝缘漆.3 转子芯片是否需要车削,定子芯片是否需要倒角,是否需要控 制芯片毛刺方向.4 定子芯片表面是否能残留绝缘漆.(这个决定定子漆工艺是浸还是滴.)5 定子安装的方式和安装面.,4. 电机索样时必要的要求项目, 尺寸要求,
