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电动机的基本结构及工作原理
交流电机分异步电机和同步电机两大类。异步电机一般作电动机使用，拖动各种生产机械作功。同步电机分分为同步发电机和同步电动机两类。根据使用电源不同，异步电机可分为三相和单相两种型式。
一、 异步电动机的基本结构
三相异步电动机由定子和转子两部分组成。因转子结构不同又可分为三相笼型和绕线式电机。
1、 三相异步电动机的定子：
定子主要由定子铁心、定子绕组和机座三部分组成。定子的作用是通入三相对称交流电后产生旋转磁场以驱动转子旋转。定子铁心是电动机磁路的一部分，为减少铁心损耗，一般由0.35～0.5mm厚的导磁性能较好的硅钢片叠成圆筒形状，安装在机座内。定子绕组是电动机的电路部分，安嵌安在定子铁心的内圆槽内。定子绕组分单层和双层两种。一般小型异步电机采用单层绕组。大中型异步电动机采用双层绕组。机座是电动机的外壳和支架，用来固定和支撑定子铁心和端盖。
电机的定子绕组一般采用漆包线绕制而成，分三组分布在定子铁心槽内（每组间隔120O），构成对称的三相绕组。三相绕组有6个出线端，其首尾分别用U1、U2；V1、V2；W1、W2表示，连接在电机机壳上的接线盒中，一般3KW以下的电机采用星形接法（Y接），3KW以上的电机采用三角形接法（△接）。当通入电机定子的三相交流电相序改变后，因定子的旋转磁场方向改变，所以电机的转子旋转方向也改变。
2、 三相异步电动机的转子：
转子主要由转子铁心、转子绕组和转轴三部分组成。转子的作用是产生感应电动势和感应电流，形成电磁转矩，实现机电能量的转换，从而带动负载机械转动。转子铁心和定子、气隙一起构成电动机的磁路部分。转子铁心也用硅钢片叠压而成，压装在转轴上。气隙是电动机磁路的一部分，它是决定电动机运行质量的一个重要因素。气隙过大将会使励磁电流增大，功率因数降低，电动机的性能变坏；气隙过小，则会使运行时转子铁心和定子铁心发生碰撞。一般中小型三相异步电动机的气隙为0.2～1.0mm，大型三相异步电动机的气隙为1.0～1.5mm。
三相异步电动机的转子绕组结构型式不同，可分为笼型转子和绕线转子两种。笼型转子绕组由嵌在转子铁心槽内的裸导条（铜条或铝条）组成。导条两端分别焊接在两个短接的端环上，形成一个整体。如去掉转子铁心，整个绕组的外形就像一个笼子，由此而得名。中小型电动机的笼型转子一般都采用铸铝转子，即把熔化了的铝浇铸在转子槽内而形成笼型。大型电动机采用铜导条；绕线转子绕组与定子绕组相似，由嵌放在转子铁心槽内的三相对称绕组构成，绕组作星形形联结，三个绕组的尾端连结在一起，三个首端分别接在固定在转轴上且彼此绝缘的三个铜制集电环上，通过电刷与外电路的可变电阻相连，用于起动或调速。
3、 三相异步电动机的铭牌：
每台电动机上都有一块铭牌，上面标注了电动机的额定值和基本技术数据。铭牌上的额定值与有关技术数据是正确选择、使用和检修电动机的依据。下面对铭牌中和各数据加以说明：
型号 异步电动机的型号主要包括产品代号、设计序号、规格代号和特殊环境代号等。产品代号表示电动机的类型，用汉语拼音大写字母表示；设
计序号是指产品设计的顺序，用阿拉伯数字表示；规格代号是用机座中心高、铁心外径、机座号、机座长度、铁心长度和极数等表示。例如：Y2 160 M2-2
额定电压和联结方式 额定电压是指加在电动机定子绕组上的线电压有效值，单位为V或KV。联结方式是指电动机在额定电压下，三相定子绕组采用的是Y结还是△接。
额定电流 指电动机轴上输出额定功率时，电动机定子绕组中的线电流值，单位为A
额定功率 指在额定状态下运行时，电动机机轴上输出的机械功率，单位为W或KW，这里要注意的是额定功率不是指电能功率。
绝缘等级 指电动机机定子绕组所用的绝缘材料的等级。电动机所允许的最高工作温度与绝缘材料的绝缘等级有关：
温升 温升是指允许电动机绕组温度高出周围环境温度的最大温差。 防护等级 电动机外壳防护等级的标志，是以字母“IP”和其后面的两位数字表示的。IP后的第一位数字表示第一种防护型式（防尘），共分5个等级，它是指防止人体接触电动机内的带电或转动部分和防止固体异物进入电动机内部的防护等级。第二个数字代表第二种防护型式（防水）的等级，共分7个等级，是指防止水进入电动机内部程度的防护等级。
4、三相交流异步电动机工作原理：
(1)当三相异步电机接入三相交流电源时，三相定子绕组流过三相对称电流产生的三相磁动势（定子旋转磁动势）并产生旋转磁场。
(2)该旋转磁场与转子导体有相对切割运动,根据电磁感应原理,转子导体产生感应电动势并产生感应电流。
（3）根据电磁力定律，载流的转子导体在磁场中受到电磁力作用，形成电磁转矩，驱动转子旋转，当电动机轴上带机械负载时，便向外输出机械能。电机的转速（转子转速）小于旋转磁场的转速，从而叫为异步电机。它和感应电机基本上是相同的。s=(ns-n)/ns。s为转差率，ns为磁场转速，n为转子转速。
三相异步电动机的转速永远低于旋转磁场的同步转速，使转子和旋转磁场间有相对运动，从而保证转子的闭合导体切割磁力线，感生电流，产生转矩。转速的差异是异步电机运转的必要条件。在额定情况下，转子转速一般比同步转速低2-5%。
电动机的拆装
电动机在使用中因故障检查或日常维护等原因，需进行拆卸与装配。只有掌握正确的拆卸与装配技术，才能保证电动机的修理质量。
1、电动机拆卸前的准备工作
1）准备好拆卸工位与拆卸电动机的专用工具，如拉具、扳手、手锤、螺丝刀、毛刷、木块等；
2）作好相应记录和标记。在线头、端盖、刷握等处作好标记，记录好联轴器或带轮与端盖之间的相应距离位臵。
2电动机的拆卸步骤
1）切断电源后，首先拆除电动机的电源线，并用绝缘胶布包好电源线端头；
2）卸下传动带，拆卸地脚螺栓，将螺母、垫圈等小零件用小盒装好，以免丢失；
3）拆卸带轮或联轴器；
4）卸下风罩和风扇；
5）拆卸轴承和端盖（绕线转子应先提起和拆除电刷、电刷架及引出线）；
6）抽出或吊出转子。
3、电动机主要零件的拆卸方法
1）拆卸带轮（或联轴器）
首先标好带轮的正反面，以免安装时装反；在带轮（或联轴器）的轴伸端作好标记，松下带轮上的压紧螺钉或销子。装好拉马，注意拉马的中心线要对准电动机轴的中心线，转动拉马的丝杆。
2）拆卸轴承盖和端盖
在端盖与机座间作好标记，便于装配时复位。逐个拧松端盖上的坚固螺栓，用螺钉旋具将端盖按对角线一先一后的向外扳撬，把端盖取下。对于较大的电动机因端盖较重，应先把端盖用超重设备吊住，以免拆卸时端盖摔破或碰伤绕组。
3）刷架、风罩和风扇叶的拆卸
绕线转子异步电动机的电刷在拆卸前应先作好标记，便于复位。然后松开刷架弹簧，抬起刷握，卸下电刷，取下刷架。封闭式电动机的带轮或联轴器拆除后，松开风罩的固定螺钉，取下风罩，再将风扇的定位销或定位螺钉拆下，将风扇拉出。
哈尔滨工业大学
寒假社会调查报告
题 目： 电机种类及其使用情况调查 指导教师： 院 系： 电气学院电气工程系 班 级： 11306108 姓 名： 况麒麒 学 号： 1130610823 日 期：
电机类型及其使用情况调查
1 调查背景
从1820年丹麦物理教学家奥斯特发现了电流的磁效应以来，各种发现不断地涌现出来。1821年，英国科学家法拉第总结了载流导体在磁场中受力并发生机械运动的现象他的模型可以认为是现代直流电动机的雏形。1824年，阿拉果发现了旋转磁场，为交流感应电动机的发明奠定了基础。1831年，法拉第发现了电磁感应定律，并发明了单极直流电动机。1834年俄国物理学家雅可比设计并制成了第一台实用的直流电动机。1864年，英国物理学家麦克斯韦创立了完整的经典电磁学理论体系为电机电磁场分析奠定了基础。1888年，特斯拉发明了感应电动机。随着时代的进步，各种各样功能不同的电机被不断地发明出来。
电机的发展历史大致可分为四个阶段，1. 直流电机阶段，2. 交流电机阶段，
3. 控制电机阶段，4. 特种电机阶段。
本次调查主要是想通过调查能让我们加深对电机的了解，为以后的学习工作打下一定的基础。
2 调查内容
2.1 时间安排：本次调查主要安排在寒假假期。
2.2 调查对象：本次调查主要调查电机的类型和电机的使用情况。
2.3 调查内容：电机类型有很多，分类方法也各种各样。下面主要介绍按工作电源和按结构和工作原理两种分类方法中的电机。
1. 按工作电源分，包括直流电动机和交流电动机，其中交流电动机又分为单相电动机和三相电动机；直流电动机分为无刷直流电动机和有刷直流电动机，有刷直流电动机又分为永磁直流电动机和电磁直流电动机。永磁直流电动机包括稀土永磁直流电机，铁氧体永磁直流电机，铝镍钴永磁直流电机三类; 电磁直流电机包括串励直流电机，并励直流电机，和复励直流电机三类。【目前主要常见电机及其原理动图】
(1) 直流电动机是依靠直流工作电压运行的电动机，广泛应用于收录机、录像机、影碟机、电动剃须刀、电吹风、电子表、玩具等。
直流电机具有响应快速、有较大的起动转矩、从零转速至额定转速具备可提供额定转矩的性能，调速特性好，能承受频繁冲击负载，过载能力强。能实现频繁快速、制动以及逆向旋转。但直流电机的优点也正是它的缺点，因为直流电机要产生额定负载下恒定转矩的性能，则电枢磁场与转子磁场须恒维持90°，这就要藉由碳刷及整流子。碳刷及整流子在电机转动时会产生火花、碳粉因此除了会造成组件损坏之外，使用场合也受到限制。
交流电机没有碳刷及整流子，免维护、坚固、应用广，但特性上若要达到相当于直流电机的性能须用复杂控制技术才能达到。微处理机速度亦越来越快，可实现将交流电机控制置于一旋转的两轴直交坐标系统中，适当控制交流电机在两轴电流分量，达到类似直流电机控制并有与直流电机相当的性能。
（一）无刷直流电机工作原理（如图1所示）：无刷直流电机是以电子方式控制交流电机换相，得到类似直流电机特性又没有直流电机机构上缺失的一种应用。无刷直流电动机是采用半导体开关器件来实现电子换向的，
即用电子开关器件代替传统的接触式换向器和电刷。它具有可靠性高、无换向火花、机械噪声低等优点，广泛应用于高档录音座、录像机、电子仪器及自动化办公设备。
无刷直流电动机由永磁体转子、多极绕组定子、位置传感器等组成。位置传感按转子位置的变化，沿着一定次序对定子绕组的电流进行换流（即检测转子磁极相对定子绕组的位置，并在确定的位置处产生位置传感信号，经信号转换电路处理后去控制功率开关电路，按一定的逻辑关系进行绕组电流切换）。定子绕组的工作电压由位置传感器输出控制的电子开关电路提供。位置传感器有磁敏式、光电式和电磁式三种类型。采用磁敏式位置传感器的无刷直流电动机，其磁敏传感器件装在定子组件上，用来检测永磁体、转子旋转时产生的磁场变化。【目前主要常见电机及其原理动图】
图1 无刷直流电机工作原理图
①永磁无刷直流电机（如图3所示）是由一块或多块永磁体建立磁场的直流电机，其性能与恒定励磁电流的他励直流电动机相似，可以由改变电枢电压来方便地调速。与他励式直流电动机相比，具有体积小、效率高、结构简单、用铜量
少等优点，是小功率直流电动机的主要类型。
永磁无刷直流电动机的定子绕组多做成三相对称星形接法，同三相异步电机十分相似。电动机的转子上粘有已充磁的永磁体，为了检测电动机转子的极性，在电动机内装有位置传感器。驱动器由功率电子器件和集成电路等构成，其功能是：接受电动机的启动、停止、制动信号，以控制电动机的启动、停止和制动；接受位置传感器信号和正反转信号，用来控制逆变桥各功率管的通断，产生连续转矩；接受速度指令和速度反馈信号，用来控制和调整转速；提供保护和显示等等。
永磁无刷直流电机的位置传感器编码使通电的两相绕组合成磁场轴线位置超前转子磁场轴线位置，所以不论转子的起始位置处在何处，电动机在启动瞬间就会产生足够大的启动转矩，因此转子上不需另设启动绕组。
由于定子磁场轴线可视作同转子轴线垂直，在铁芯不饱和的情况下，产生的平均电磁转矩与绕组电流成正比，与他励直流电动机的电流-转矩特性一样。
图3 永磁无刷直流电机原理图
永磁无刷直流电动机主要应用有汽车车轮驱动，汽车空调，变频式空调，精密电子设备和器械等。
②电磁式直流电机主要由定子磁极、转子（电枢）、换向器（俗称整流子）、电刷、机壳、轴承等构成，其中定子磁极（主磁极）由铁心和励磁绕组构成，按其励磁方式不同，电磁式直流电机可分为串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。
应用领域：电磁式直流电机主要应用在工农业生产、交通运输、国防、商业及家用电器、医疗电器设备等领域。
（二）有刷直流电机工作原理：有刷直流电机的定子上安装有固定的主磁极和电刷，转子上安装有电枢绕组和换向器。直流电源的电能通过电刷和换向器进入电枢绕组，产生电枢电流，电枢电流产生的磁场与主磁场相互作用产生电磁转矩，使电机旋转带动负载。由于电刷和换向器的存在，有刷电机的结构复杂，可靠性差，故障多，维护工作量大，寿命短，噪音大，换向火花易产生电磁干扰。
有刷直流电机的工作原理图（如图2所示）。在有刷直流电机的固定部分有磁铁，这里称作主磁极;固定部分还有电刷。转动部分有环形铁芯和绕在环形铁
芯上的绕组。
图2 有刷直流电机原理图
目前很多低价位的电动自行车广泛采用了这种电机。但这种电机扭矩小，载重负荷小，爬坡能力不佳，使用时耗电较多，仍然采用机械式的电刷换相器，电机寿命问题尚未得到解决，因此中高档电动自行车均未采用这种电机。
(2) 交流电动机，是将交流电的电能转变为机械能的一种机器。交流电动机主要由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组成。电动机利用通电线圈在磁场中受力转动的现象而制成的。
交流电动机工作原理（如图4所示）：由定子和转子组成，定子就是电磁铁，转子就是线圈。而定子和转子是采用同一电源的，所以，定子和转子中电流的方向变化总是同步的，即线圈中的电流方向变了，同时电磁铁中的电流方向也变，根据左手定则，线圈所受磁力方向不变，线圈能继续转下去。关于二个铜环的作用：二个铜环配上相应的二个电刷，电流就能源源不断的被送入线圈。这个设计的好处是：避免了二根电源线的緾绕问题，因为线圈是不停的转的，用二条导线向线圈供电的话，二根电源线便会缠绕。 关于线圈中的电流由于是交流电，是有电流等于零的时刻，不过这个时刻同有电流的时间比起来实在是太短了，更何况线圈有质量，具有惯性，由于惯性线圈就不会停下来。
交流电动机是根据交流电的特性，在定子绕组中产生旋转磁场，然后使转子线圈做切割磁感线的运动，使转子线圈产生感应电流，感应电流产生的感应磁场和定子的磁场方向相反，才使转子有了旋转力矩。
电机设计毕业论文开题报告
论文题目：电动观光车的行驶系及制动系设计 一、选题依据(简述国内外研究现状、生产需求状况， 说明选题目的、意义，列出主要参考文献)1.国内外研究现状
早在1881年，人们就开始研究电动汽车。世界上第一辆电动汽，发明人为法国工程师古斯塔夫·特鲁夫，这是一辆用铅酸电池为动力的三轮车。到了1839年，苏格兰的罗伯特·安德森给四轮马车装上了电池和电动机，将其成功改造为世界上第一辆靠电力驱动的车辆[1].但是随后内燃机的出现以及内燃机汽车技术的成熟，使得内燃机汽车取代了电动汽车。从20世纪90年代开始，电动汽车重新成为世界性的研发热点，世界上各大汽车公司都投入巨资开发自己的电动汽车，各国政府也纷纷出台政策或制定计划，以促进本国电动汽车的发展。
(1)美国的电动汽车研发计划 美国是汽车工业最发达的国家，汽车产量和保有量均位居世界前列，每年的石油消耗量和汽车污染物排放量也都居世界首位。为增强汽车制造业的竞争力，美国政府提出了着名的pngv计划和freedomcar计划。其主要是为了开发出无污染、燃料能量转换效率高、成本具有竞争力的电动汽车。
(2)日本的电动汽车开发计划 日本也是汽车生产大国，汽车保有量位居世界第二，而且日本的石油匮乏，石油几乎全部依赖进口。因此，日本政府及日本各大汽车公司对电动汽车的开发也十分重视。日本的混合动力电动汽车技术处于世界领先地位。日本的电动汽车研发计划主要有：低公害汽车开发普及行动计划、jhfc示范工程、专项研究计划等。
(3)我国电动车研发计划 我国也早已将电动汽车的研发以及电动汽车产业化列为重点项目，并制定了电动汽车发展规划。比如说863计划的ev、fcev和hev研发纲领和973计划的电动汽车专项计划。在国家科学技术部、国家高技术研究发展计划中，设立了电动汽车重大专项，选择新一代电动汽车技术作为我国汽车工业自主创新和科技创新的主攻方向，组织企业、高等院校和科研机构，以及政府部门、汽车企业、高等院校、科研院所四位一体的方式进行联合攻关。
然而，目前世界上关于纯电动汽车的研究还不是很成熟，目前市场上比较常见的电动汽车主要还是以混合动力汽车为主，电动汽车还存在很多问题需要解决，比如充电时间过长、行驶里程过短等。因此产生了一种电动汽车的初级或过渡产品，就是电动观光车。目前国内外对电动观光车的研究已经相当成熟，2000年至今，蓄电池观光车(轻型电动车)在中国获得了较快发展，从无到有，到07、08年产销量达到25000辆左右。企业的数量也从开始的一两家，发展到多家。 2016年国家实行行政许可制度以来，已领取制造许可证的企业超过60家[3].且大部分具有一定的研发能力，在国内比较优秀的电动观光车生产厂家有玛西尔电动车、沃森电动车、朗逸电动车等
2.生产需求状况
当今世界，石油、煤炭、天然气三种传统能源占全球能源消耗总量的90%以上，其中石油又占一半以上。然而，最新资料显示，世界石油总储量为1.15万亿桶仅够人类再使用41年;天然气总储最为176万亿立方米，仅够人类再使用63年;煤炭蕴藏总量1.0316万亿吨仅可使用230年。即使改用核能也是困难重重。已探明核原料铀矿的储
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