直流電機(direct current machine)是指能將直流電能轉換成機械能(直流電動機)或將機械能轉換成直流電能(直流發(fā)電機)的旋轉電機。它是能實現直流電能和機械能互相轉換的電機。當它作電動機運行時是直流電動機,將電能轉換為機械能;作發(fā)電機運行時是直流發(fā)電機,將機械能轉換為電能。
概述
一個刷直流電機 提供精確的控制速度,由直流電驅動的。 指出特別高轉矩慣量比,刷直流電機有可能供應的三到四倍轉矩比額定扭矩。 如果需要,它甚至能提供高達5倍,沒有拖延。 刷直流電機由六個不同的部分:軸、電樞/轉子換向器,定子、磁鐵,和刷子。 刷直流電機提供穩(wěn)定、連續(xù)電流,利用環(huán)運行的動力磁傳動電動機的電樞。 也許最早的汽車使用,刷直流電機是常用的,因為改變轉速力矩的能力比幾乎任何方式。
工作原理
直流電機里邊固定有環(huán)狀永磁體,電流通過轉子上的線圈產生安培力,當轉子上的線圈與磁場平行時,再繼續(xù)轉受到的磁場方向將改變,因此此時轉子末端的電刷跟轉換片交替接觸,從而線圈上的電流方向也改變,產生的洛倫茲力方向不變,所以電機能保持一個方向轉動。
直流發(fā)電機的工作原理就是把電樞線圈中感應的交變電動勢,靠換向器配合電刷的換向作用,使之從電刷端引出時變?yōu)橹绷麟妱觿莸脑?。感應電動勢的方向按右手定則確定(磁感線指向手心,大拇指指向導體運動方向,其他四指的指向就是導體中感應電動勢的方向)。
導體受力的方向用左手定則確定。這一對電磁力形成了作用于電樞一個力矩,這個力矩在旋轉電機里稱為電磁轉矩,轉矩的方向是逆時針方向,企圖使電樞逆時針方向轉動。如果此電磁轉矩能夠克服電樞上的阻轉矩(例如由摩擦引起的阻轉矩以及其它負載轉矩),電樞就能按逆時針方向旋轉起來。
組成結構
直流電機的結構應由定子和轉子兩大部分組成。直流電機運行時靜止不動的部分稱為定子,定子的主要作用是產生磁場,由機座、主磁極、換向極、端蓋、軸承和電刷裝置等組成。運行時轉動的部分稱為轉子,其主要作用是產生電磁轉矩和感應電動勢,是直流電機進行能量轉換的樞紐,所以通常又稱為電樞,由轉軸、電樞鐵心、電樞繞組、換向器和風扇等組成。
定子
(1)主磁極
主磁極的作用是產生氣隙磁場。主磁極由主磁極鐵心和勵磁繞組兩部分組成。鐵心一般用0.5mm~1.5mm厚的硅鋼板沖片疊壓鉚緊而成,分為極身和極靴兩部分,上面套勵磁繞組的部分稱為極身,下面擴寬的部分稱為極靴,極靴寬于極身,既可以調整氣隙中磁場的分布,又便于固定勵磁繞組。勵磁繞組用絕緣銅線繞制而成,套在主磁極鐵心上。整個主磁極用螺釘固定在機座上
(2)換向極
換向極的作用是改善換向,減小電機運行時電刷與換向器之間可能產生的換向火花,一般裝在兩個相鄰主磁極之間,由換向極鐵心和換向極繞組組成。換向極繞組用絕緣導線繞制而成,套在換向極鐵心上,換向極的數目與主磁極相等。
(3)機座
電機定子的外殼稱為機座。機座的作用有兩個:
一是用來固定主磁極、換向極和端蓋,并起整個電機的支撐和固定作用;
二是機座本身也是磁路的一部分,借以構成磁極之間磁的通路,磁通通過的部分稱為磁軛。為保證機座具有足夠的機械強度和良好的導磁性能,一般為鑄鋼件或由鋼板焊接而成。
(4)電刷裝置
電刷裝置是用來引入或引出直流電壓和直流電流的。電刷裝置由電刷、刷握、刷桿和刷桿座等組成。電刷放在刷握內,用彈簧壓緊,使電刷與換向器之間有良好的滑動接觸,刷握固定在刷桿上,刷桿裝在圓環(huán)形的刷桿座上,相互之間必須絕緣。刷桿座裝在端蓋或軸承內蓋上,圓周位置可以調整,調好以后加以固定。
轉子
(1)電樞鐵心
電樞鐵心是主磁路的主要部分,同時用以嵌放電樞繞組。一般電樞鐵心采用由0.5mm厚的硅鋼片沖制而成的沖片疊壓而成,以降低電機運行時電樞鐵心中產生的渦流損耗和磁滯損耗。疊成的鐵心固定在轉軸或轉子支架上。鐵心的外圓開有電樞槽,槽內嵌放電樞繞組。
(2)電樞繞組
電樞繞組的作用是產生電磁轉矩和感應電動勢,是直流電機進行能量變換的關鍵部件,所以叫電樞。它是由許多線圈(以下稱元件)按一定規(guī)律連接而成,線圈采用高強度漆包線或玻璃絲包扁銅線繞成,不同線圈的線圈邊分上下兩層嵌放在電樞槽中,線圈與鐵心之間以及上、下兩層線圈邊之間都必須妥善絕緣。為防止離心力將線圈邊甩出槽外,槽口用槽楔固定。線圈伸出槽外的端接部分用熱固性無緯玻璃帶進行綁扎。
(3)換向器
在直流電動機中,換向器配以電刷,能將外加直流電源轉換為電樞線圈中的交變電流,使電磁轉矩的方向恒定不變;在直流發(fā)電機中,換向器配以電刷,能將電樞線圈中感應產生的交變電動勢轉換為正、負電刷上引出的直流電動勢。換向器是由許多換向片組成的圓柱體,換向片之間用云母片絕緣。
(4)轉軸
轉軸起轉子旋轉的支撐作用,需有一定的機械強度和剛度,一般用圓鋼加工而成。
分類
刷分流山刷直流電機: 刷并勵刷直流電機運行在恒定的速度無論負載。
刷串勵電動機: 速度與負載變化自動,隨著負載的增加減少。 本系列傷口電動機通常局限在沉重的電力需求是必要的。
刷復合刷直流電機: 刷并聯的組合和刷串勵電機,結合兩者的特點。 這些復合刷電機時通常使用嚴重的起始條件得到滿足和恒速。
刷永磁刷電動機: 顧名思義,這些含有永磁體,消除外部勵磁電流的需求。 這個設計產生一個更小、更輕、節(jié)能刷直流電機、有刷直流電機的類型阿納海姆自動化。
刷他勵電機刷: 這些都是用于低速高扭矩的能力,。 這是通過單獨生成一個足夠高定子勵磁電流和電樞電壓來產生所需的轉子轉矩電流。
功能應用
各行各業(yè)
主要品牌
COMBIMAC 電機 系列
Premotec 無刷直流電動機系列
Lonne 電機系列
Dayton 直流電機系列
DOGA 319系列
Crouzet/高諾斯品牌系列
ElectroCraft 無刷直流電機 E33系列
常見問題
問題: 安裝后,刷直流電機不開始。
解決方案: 確保刷直流電機正確連接,并驗證適當的電壓產生的控制器。 如果需要更換風扇罩,檢查以確保電樞不摩擦磁鐵失調造成的。 刷直流電機可能需要更換。 根據電動機的原始成本,刷子應更換。 然而,對于阿納海姆自動化刷直流電機整個電機所取代,因為它是最具成本效益的方法。
問題: 刷直流電機失去權力在運行。
解決方案: 檢查應用于電動機的負載。 負載的變化可能是太多刷直流電機來處理。 測量電動機旁邊的安培值的滿載amp評級可以肯定刷直流電機是適當大小的應用程序。 還要檢查控制器上的設置,電樞。 扭矩和補償設置可能稍微偏離和電樞需要一個開放的連接。
問題: 刷直流電機不能工作后開始。
解決方案: 如果是這種情況,那么刷可能穿下來,無法與換向器交互。 拆開刷直流電機和檢查換向器和電樞酒吧或燒毀線圈。 最后,確保控制器的電壓發(fā)射出去。
問題: 刷直流電機不夠快速加速。
解決方案: 檢查刷的長度,以確保他們不磨損。 尋找任何有缺陷的軸承(軸承產生噪音表明);如果需要更換或潤滑軸承。
問題: 刷直流電機運行在相反的方向。
解決方案: 雙重檢查線路安排,你可能需要交換兩個線索。
問題: 刷直流電機使點擊的聲音。
解決方案: 去除毛刺的電樞換向器的石頭。