電機綜合-1[1].ppt

1、Motor技術(shù)交流(一) Motor 技術(shù)委員會全體成員 2004.04.27,概 念,電機通常是指用來實現(xiàn)電能和機械能之間相互轉(zhuǎn)換的設(shè)備，即依靠電磁力產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩（Torque）完成機電能量轉(zhuǎn)換。包括發(fā)電機和電動機兩大類。從廣義的角度來看，用于實現(xiàn)電能與電能互相轉(zhuǎn)換的設(shè)備變壓器也屬于電機。因為它們的工作原理都是基于電磁感應原理。不同之處僅在于電機是運動的電器設(shè)備，而變壓器是靜止的電氣設(shè)備。電機既是將電能轉(zhuǎn)換為機械能的裝置。,電 機,電 機 分 類,按電源分,AC,DC,脈沖,靜電,INV,按結(jié)構(gòu)分,MA,MM,MC,按結(jié)構(gòu)分,轉(zhuǎn)動電樞,轉(zhuǎn)動磁鋼,轉(zhuǎn)動線圈,按產(chǎn)生力矩 的原理分,DCM,SM,IM

2、,VR,振動,按用途分,旋轉(zhuǎn),直線,振動,1,2,3,4,5,單相異步電動機,以下以單相異步電機為例進行介紹。,又稱為單相感應電動機，由于單相電動機只需單相交流電源供電，因而應用廣泛，例如電風扇、洗衣機、電冰箱、空調(diào)器、吸塵器、廚房用具、電動工具、儀器儀表等。 單相異步電動機之所以能廣泛應用，是因為它具有結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、運行可靠、噪音低、振動小、維護使用方便等一系列優(yōu)點。,單相異步電動機工作原理 (簡易)（一）,感應電動機的原理是阿拉戈圓盤。當沿著可旋轉(zhuǎn)的金屬圓盤移動磁鐵時，圓盤隨著磁鐵的移動而旋轉(zhuǎn)。 而實際的感應電動機不采用永磁體的旋轉(zhuǎn)，而用定子線圈來產(chǎn)生一個 旋轉(zhuǎn)的磁場。轉(zhuǎn)子也不 是用

3、金屬圓盤，而是鐵 芯及繞組或裝有短路環(huán) 的鼠籠型轉(zhuǎn)子。,阿拉戈圓盤現(xiàn)象,一般用于空調(diào)器導風系統(tǒng)的電機是電容分相式異步電動機（如下左圖）。在它的定子中放置一個啟動繞組B，它與工作繞組在空間相隔90。繞組B與電容器串聯(lián)，使兩個繞組在相位上近于相差90，這就是分相。在兩個繞組分別通有在相位上相差90的兩相電流（如下右圖），即產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。,單相異步電動機工作原理 (簡易) (二),嵌入定子鐵芯的主、副繞組的軸線在空間相互垂直，轉(zhuǎn)子繞組則是本身閉合的。定子繞組接通電源后，主、副繞組分別產(chǎn)生磁勢，合成的磁勢為一旋轉(zhuǎn)磁勢。 旋轉(zhuǎn)磁勢在磁路中產(chǎn)生的主磁通穿過氣隙，進入轉(zhuǎn)子， 轉(zhuǎn)子繞組的導體與旋轉(zhuǎn)磁場之間便有

4、了相對運動，轉(zhuǎn) 子導體在旋轉(zhuǎn)磁場中切割磁力線產(chǎn)生感應電勢，由此 產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電流，轉(zhuǎn)子電流與定子繞組的合成旋轉(zhuǎn)磁勢 所建立的旋轉(zhuǎn)磁場相互作用，使轉(zhuǎn)子導體受力，導致 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，這就是電動機中發(fā)生的最基本的電磁過程。,單相異步電動機工作原理 (簡易) (三),除電容分相外，也可用電感和電阻分相。工作繞組的電阻小，匝數(shù)多（電感大），起動繞組的電阻大，砸數(shù)少，以達到分相的目的。 在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下，電動機的轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)動起來。在接近額定轉(zhuǎn)速時： 1）有的借助離心力的作用下把開關(guān)S斷開（在起動是靠彈簧使其閉合），以切斷起動繞組。 2）有的采用起動繼電器把它的吸引線圈串聯(lián)在工作繞組的電路中。在起動時由于電流較大，

5、繼電器動作，常開觸點閉合，將起動繞組與電源接通。隨著轉(zhuǎn)速的升高，工作繞組中電流減少，減少到一定值時，繼電器復位，切斷起動繞組。 3）也有在電機運行時不斷開起動繞組（或僅切除部分電容）一提高功率因數(shù)和增大轉(zhuǎn)距。,單相異步電動機工作原理 (簡易) (四),改變電容器C的串聯(lián)位置，可使單相異步電動機反轉(zhuǎn)。右圖中電容器C與B繞組串聯(lián)，電流iB較iA超前90；在下圖中將S切換位置2，電容器C與A繞組串聯(lián)，電流iA較iB超前90，這樣就改變了旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向，從而實現(xiàn)電動機的反轉(zhuǎn)。洗衣機中的電機就是由定時器的轉(zhuǎn)換開關(guān)來實現(xiàn)這種自動切換。,單相異步電動機工作原理 (簡易) (五),一、同步轉(zhuǎn)速 旋轉(zhuǎn)磁場的速度

6、。 與極數(shù)P和頻率的關(guān)系如下： 二、轉(zhuǎn)差率 轉(zhuǎn)子以比同步轉(zhuǎn)速略遲一些的速度n旋轉(zhuǎn)。 這個轉(zhuǎn)速和同步轉(zhuǎn)速之差除以同步轉(zhuǎn)速的 商稱為轉(zhuǎn)差率S：,Ns=,120f,P,（rpm）,S=,ns-n,ns,單相異步電動機工作原理 (簡易) (六),電機的運行原理 (深入) 1. 安培環(huán)路定律全電流定律 本定律闡述電流產(chǎn)生磁場的規(guī)律， 由式表達：，上式說明沿任一條 閉合回路L，磁場強度的線積分 等于該閉合回路所包圍的全電流。 將全電流定律用到電機中，由于電機磁路通?？砂床煌牟牧虾蛶缀纬叽绶殖蓭?段，每段中的磁場強度是相同的，因此可將上式寫成 Hi 第i段磁路磁場強度（A/m） Li 第i段磁路計算長度（

7、m） Wi 磁勢（A） W 線圈匝數(shù) 磁場是由電流產(chǎn)生的，磁場的強弱及方向由磁感應強度表示。形象地描繪磁場用 磁力線，磁力線是閉合曲線，磁力線的方向與產(chǎn)生磁場的電流方向之間符合右螺 旋法則。穿過單位面積的磁力線數(shù)就是磁感應強度B。,磁感應強度不僅與電流有關(guān)，而且與周圍介質(zhì)有關(guān)，當周圍放有鐵磁物質(zhì)時，磁場會大大加強。這是因為不同的介質(zhì)有不同的磁導率，磁導率用表示。真空磁導率 0=410-7H/ m。磁場物質(zhì)為0的幾百至幾千倍，而且與磁場強度有關(guān)，不是常數(shù)。磁場強與磁感應強度關(guān)系為 式中 B表示磁感應強度（T） 表示磁導率（H/ m） H 表示磁場強度，也叫作磁勢（A/ m） 在均勻磁場中，穿過面

8、積S的磁力線定義為磁通 =BS 的單位（WB），磁感應強度單位（T），S的單位（m2） B: 磁感應強度也稱為磁通密度。 2. 電磁力定律 本定律闡述處于磁場中的載流導體受有電磁力作用。當磁場與載流導體互相垂直時，作用在導體尚的電磁力為f=BiL 式中f電磁力（N） B磁感應強度（T） i導體中的電流（A） L導體的有效長度（m） 電磁力f的方向由左手定則判定：磁通指向手心，伸直四指指電流方向，垂直的拇指指電磁力方向。,3. 電磁感應定律 本定律闡述磁通變化產(chǎn)生感生電勢的規(guī)律。 (1)變化磁通產(chǎn)生的感應電勢變壓器電勢 式中W與磁通相交鏈的線圈匝數(shù) 與線圈交鏈的磁通（Wb） t時間（S） e感應

9、電動勢（V） 感應電勢的大小與線圈匝數(shù)和磁通變化率的乘積成正比，感應電勢的正方向與 磁通正方向符合右螺旋法則。 （2）切割電勢，導線在磁場中運動并切割 磁力線時，導體中產(chǎn)生感應電動勢： 式中B磁感應強度（T） L導線有效長度 V導線垂直于磁場的運動速度 上式感應電勢方向由右手定則確定，手心迎著磁通、垂直的拇指指向?qū)w運動方 向，平行四指指向感應電勢方向。,4. 能量守恒原理 在質(zhì)量不變的物理系統(tǒng)中，能量總是守恒的，能量既不能憑空產(chǎn)生，也不能憑空 消失，而僅能變換的形式。在電動機中能量的平衡關(guān)系為： 電源輸入的電能=磁場儲能的增加+轉(zhuǎn)換為熱能的能量損耗+機械能的輸出 式中：轉(zhuǎn)換為熱能的能量損耗主

10、要包括三部分 (1)定、轉(zhuǎn)子繞組銅耗； (2)交變磁通在鐵芯中的鐵耗 (3)通風、摩擦產(chǎn)生的機械損耗,單相異步電動機工作原理(深入) 在三相電機中，當定子三相繞組接到對稱三相交流電源時，對稱三相交流電流在 對稱三相繞組中流通，產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁勢和磁場，從下圖表示：,電流隨時間變化，產(chǎn)生磁勢和 磁場在空間旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)速度由 電源頻率f和電機極數(shù)P決定。 式中n 旋轉(zhuǎn)磁轉(zhuǎn)速（r/min） P 電機極數(shù) f 電源頻率（Hz） 在單相電機中，由于單相繞組 產(chǎn)生的使脈振磁場，電機沒有 起動轉(zhuǎn)矩，不能起動，如右圖 表示： 因此在單相電機定子鐵芯中嵌放兩相 繞組且其軸線在空間相隔90電角度， 兩相繞組的線徑、匝

11、數(shù)分布規(guī)律各不 相同，其中一相繞組稱為主繞組 （用M表示）。另一相稱為副繞組或 起動繞組（用A表示）。副繞組鐵移 相元件接入電源。結(jié)構(gòu)原理如右圖：,在單相電機中，若定子上的主、副兩相繞組完全對稱， 兩相繞組接到兩相對稱電源，則與三相電機一樣也產(chǎn) 生在空間旋轉(zhuǎn)的圓形旋轉(zhuǎn)磁勢和磁場，如下圖：,可見對稱兩相繞組通入對稱兩相電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁勢與三相電機產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁勢一樣。其旋轉(zhuǎn)速度與電源頻率和電機極數(shù)有關(guān)： 在單相電機的轉(zhuǎn)子中鑄有許多 彼此相連通的鼠籠形鋁導條， 如圖示： 當電機中磁場以n速度旋轉(zhuǎn)時，處于旋轉(zhuǎn)磁場中的轉(zhuǎn)子導條就會切割磁力線而產(chǎn)生感應電勢和感應電流，感應電流在磁場的作用下產(chǎn)生電磁力和電磁力

12、矩，行成一定的轉(zhuǎn)速n。一般情況下電機轉(zhuǎn)速n不等于旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n。因為n= n時，轉(zhuǎn)子導條相對旋轉(zhuǎn)磁場是靜止的，導條中就不會產(chǎn)生感應電勢和感應電流，電機就不會產(chǎn)生電磁力矩，電機轉(zhuǎn)速就會自然下降。因轉(zhuǎn)子速度始終低于旋轉(zhuǎn)磁場速度，故稱此種電機為“單相異步電動機”。,電容運轉(zhuǎn)單相異步電動機(深入) 工作繞組及主繞組M與副繞組A的軸線在空間相隔90電角度，副繞組串聯(lián)一個 電容C再與工作繞組并接于電源。由于副繞組串聯(lián)了電容所以副繞組中的電流在 相位上超前于主繞組電流，這樣由單相電流分解成具有時間相位差的兩相電流M 和A，因而電機的兩相繞組能產(chǎn)生圓形或橢圓形的旋轉(zhuǎn)磁場。,電機的調(diào)速方法及原理(深入) 作為單

13、相異步電動機其調(diào)速方法有三種： （1）變極調(diào)速； （2）降壓調(diào)速； （3）抽頭調(diào)速。 1. 變極調(diào)速 在單相電機中，有倍極調(diào)電機和非倍極調(diào)速之分。倍極調(diào)速電機一般定子上只有 一套繞組，用改變繞組端部聯(lián)接方法獲得不同的極對數(shù)以達到調(diào)整旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn) 速。在極數(shù)比較大的變極調(diào)速中，定子槽中安放兩套不同極數(shù)的獨立繞組，實際 上相當于兩臺不同極數(shù)的單速電機的組合，其原理和性能與一般單相異步電機一 樣。 2. 降壓調(diào)速 降壓調(diào)速方法很多，如串聯(lián)電抗器、串聯(lián)電容、自耦變壓器和串聯(lián)可控硅調(diào)壓調(diào)速?？照{(diào)中最常用的調(diào)壓調(diào)速是可控硅調(diào)壓、調(diào)速?？煽毓枵{(diào)速是改變可控硅導通角的方法，改變電動機端電壓的波形，從而改變了電

14、動機的端電壓的有效值。,可控硅導通角 1=180時，電機端電壓為額定值， 1180時電壓波形如果實線部分， 電機端電壓有效值小于額定值，1越小， 電壓越低。 生產(chǎn)的塑封PG電機就是可控硅降壓調(diào)速。 3. 抽頭調(diào)速 電容運轉(zhuǎn)電動機在調(diào)速范圍不大時，普遍采用定子繞組抽頭調(diào)速。此時定子槽中放置有主繞組、副繞組及調(diào)速繞組。通過改變調(diào)速繞組與主、副繞組的聯(lián)接方式，調(diào)整氣隙磁場大小及橢圓度來實現(xiàn)調(diào)速的目的。 抽頭調(diào)速可分為T型抽頭調(diào)速和L型抽頭調(diào)速。L型抽頭調(diào)速又可分為主繞組抽頭L-1型和副繞組抽頭L-2型。目前我司最常用的是T型抽頭調(diào)速和副繞組抽頭L-2型調(diào)速。原理線路圖見右。 T型抽頭調(diào)速優(yōu)點：中、低

15、檔 運行繞組溫升低；缺點： 電機高檔效力低，主繞 組易行成匝間。 L型抽頭調(diào)速優(yōu)點：電機高檔 效力高，繞組不易行成匝 間；缺點：中、低檔運行 繞組溫升低。,直流電動機(深入) 直流電動機分有刷直流電動機和無刷直流電動機，有刷直流電動機又分為勵磁式 直流電動機和永磁直流電動機。在工作原理上永磁直流電機與勵磁式直流電動機 是相同的。下面主要以永磁式直流電動機與無刷直流電動機進行簡要介紹。 1. 永磁直流電動機 永磁直流電動機與勵磁直流電動機不同之處在于，提供電機的主磁場的方式不 同，永磁直流電動機提供主磁場的是永磁體，而勵磁式直流電機提供的主磁場則 是直流通電的線圈。 如右圖所示，當轉(zhuǎn)子電樞繞組與

16、直流電源接通，電流Ia就 流過電樞繞組，電樞電流Ia在永磁體所建立的磁場中使得 通電導體產(chǎn)生電磁力和電磁轉(zhuǎn)矩使電機旋轉(zhuǎn)。 2. 無刷直流電動機 無刷直流電機就是變頻技術(shù)與直流電機相結(jié)合的產(chǎn)物，其 具有效率高、噪音低、調(diào)速范圍寬、調(diào)速精度高、振動小、 壽命長等優(yōu)點。下面就空調(diào)用無刷直流電機的組成及工作 原理作簡要介紹： （1）無刷直流電機的組成： 直流電機本體：定子部分主要采用集中式繞組，根據(jù)控制方式的不同，繞組相數(shù)有單相、二相、三相、四相等結(jié)構(gòu)，用得最多的是三相繞組結(jié)構(gòu)，繞組,的接法有星形接法和環(huán)形接法兩種，絕大部分繞組采用星形接法。轉(zhuǎn)子部分采用 磁鋼，磁鋼提供電機的主磁場。 電機控制部分：無

17、刷直流電機的控制方式主要有PAM（脈幅調(diào)制技術(shù)）和 PWM（脈寬調(diào)制技術(shù)），兩種控制方式各有優(yōu)缺點。下圖1為高壓有位置傳感器 PWM驅(qū)動電路原理框圖，主要由控制電路、逆變電路、三角波發(fā)生器、比較器、 保護電路等組成。從原理框圖可以看出，無刷直流電機的控制部分只包含交 直交變頻電路中的逆變部分，整流及濾波部分由空調(diào)的主電控完成。,（2）工作原理： 眾所周知，永磁體提供的磁極磁場在電機的旋轉(zhuǎn)過程中是固定不變的，這就要求 每個時刻定子繞組產(chǎn)生的電樞磁場必須與轉(zhuǎn)子的磁極磁場相對應，即繞組的電流 方向、導通與關(guān)斷受轉(zhuǎn)子位置的控制。因此，無刷直流電機必須有轉(zhuǎn)子位置信號 輸出給電機的控制電路，電機的控制電路

18、根據(jù)轉(zhuǎn)子位置信號來控制相應的功率開 關(guān)管的導通與關(guān)斷，從而控制相應繞組的電流方向、導通與關(guān)斷。定子繞組若按 一定的通電順序進行切換，就可以形成一個與轉(zhuǎn)子位置對應的旋轉(zhuǎn)磁場，使電機 按要求的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)。相對磁鋼的某一磁極而言，每個時刻與它對應的電樞磁 場是固定的，即繞組的電流方向是固定的，這與有刷直流電機類似。圖2為無刷 直流電機運行原理圖，繞組為三相星形接法，120度均布，采用三相半橋驅(qū)動方 式，轉(zhuǎn)子為一對極。在圖示位置， 磁鋼的磁極中心 線與A相繞組對 齊，此時的控制電路根據(jù)轉(zhuǎn)子位 置檢測信號，使S1開關(guān)管觸發(fā)導 通，B相繞組通電，在B相繞組 磁場的作用下，轉(zhuǎn)子將順時針旋 轉(zhuǎn)120度，到達

19、虛線轉(zhuǎn)子所示的 位置，,磁鋼的磁極中心線與B相繞組對齊，此時，控制電路根據(jù)轉(zhuǎn)子位置檢測信號，使 S1開關(guān)管關(guān)斷，使S3開關(guān)管導通，C相繞組通電，轉(zhuǎn)子在C相繞組磁場的作用， 轉(zhuǎn)子將順時針旋轉(zhuǎn)120度，當磁鋼的磁極中心線與C相繞組對齊時，控制電路使S3 開關(guān)管關(guān)斷，使S2開關(guān)管導通，A相繞組通電，轉(zhuǎn)子在A相繞組磁場的作用下， 轉(zhuǎn)子將順時針旋轉(zhuǎn)120度。按上述通電順序循環(huán)導通，轉(zhuǎn)子就順時針旋轉(zhuǎn)下去。 無刷直流電機采集轉(zhuǎn)子位置信號的方式有兩種：采集繞組反電勢信號和采集位置 傳感器輸出信號，前者，電機結(jié)構(gòu)簡單，但電機起動困難；后者，電機結(jié)構(gòu)稍復 雜，但起動平穩(wěn)、可靠，目前，大部分的無刷直流電機均采用后者

20、。位置傳感器 的種類很多，空調(diào)用的無刷直流電機一般采用霍爾元件作為位置傳感器。 無刷直流電機大部分采用 三相星形繞組結(jié)構(gòu)，橋式 控制電路，下面就二相導 通星形三相六狀態(tài)的無刷 直流電機的驅(qū)動原理作詳 細的介紹(下圖3為原理框圖)：,在此電機結(jié)構(gòu)中，電機一般需要三個霍爾元件，三個霍爾元件輸出的邏輯波形圖 和真值表如圖4所示。兩個霍爾元件之間的空間夾角為120度電角度，所以，輸出 的脈沖信號依次相隔120度電角度。從真值表中可以看出，每個霍爾元件一次導 通180度，每隔60度必有一個霍爾元件的輸出狀態(tài)發(fā)生切換，三個霍爾元件的輸 出狀態(tài)的組合共有六種。與上述的霍爾元件的輸出 狀態(tài)相對應， 在一個周期

21、 內(nèi)，三相繞組間隔60度電角度換相一次，每個時刻有兩相繞組導通，每相繞組連 續(xù)導通120度，每相繞組正反向各導通一次，導通時間占三分之二周期。假定電 樞各相繞組的導通次序為：UV、UW、VW、VU、WU、WV，則電樞磁勢的向 量圖如圖5所示。電機轉(zhuǎn)子在該電樞磁場的作,用下，按既定方向旋轉(zhuǎn)。真值表的參數(shù)必須與控制電路的邏輯程序相吻合，若三 個霍爾元件的輸出狀態(tài)的真值表的參數(shù)與控制電路的邏輯程序不吻合，電樞磁場 與轉(zhuǎn)子主磁場將不匹配，電機將不能運轉(zhuǎn)或倒轉(zhuǎn)。 （3）電機調(diào)速： 就調(diào)速原理來說，無刷直流電機類似于一般的直流電機，通過改變電樞兩端的直 流電壓大小來改變電動機的轉(zhuǎn)速。無刷直流電機有兩種改變

22、電壓的方法：PAM和 PWM，PAM是電壓的脈沖寬度保持不變，調(diào)節(jié)電壓的幅值大小來改變電壓的平 均值大?。籔WM正好相反，即電壓脈沖幅值不變，脈沖寬度可調(diào)。PAM方式調(diào) 速，其調(diào)速線性度好、噪音低，控制電路簡單，但線路損耗較大，主要用于低壓 電機；PWM方式調(diào)速，效率高，但控制線路較復雜，噪音較大，主要用于高壓電 機。 （4）PWM調(diào)速的實現(xiàn)： 如圖6所示，Vi為固定頻率 和固定電壓的三角波，Vsp 為直流電壓，,兩者輸入一比較器，Vi輸入比較器的反相端，Vsp輸入比較器的同相端。當Vsp大 于Vi時，比較器輸出信號Vo為高電平，當Vsp小于Vi時，比較器輸出信號Vo為低 電平，Vo為一系列等

23、寬度的脈沖波形，調(diào)節(jié)Vsp電壓的大小，即可調(diào)節(jié)Vo的脈沖 寬度的大小。直流高壓Vm是通過開關(guān)管施加到電機繞組上的，用Vo來控制無刷 直流電機逆變電路的開關(guān)管的導通與關(guān)斷，開關(guān)管導通時，Vm施加到電機繞組 兩端，開關(guān)管關(guān)斷時，Vm不能施加到電機繞組兩端，即可在繞組兩端得到脈沖 電壓幅值不變，脈沖電壓寬度可調(diào)的電壓，調(diào)節(jié)Vo的脈寬占空比，即可調(diào)節(jié)電機 繞組兩端的電壓平均值的大小，從而調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速。 PWM控制方式輸出給繞組的電壓波形是一系列等寬度的矩形波，矩形波含有較 大成分的諧波。在某些場合，為了減少諧波對電機產(chǎn)生的不良影響，如轉(zhuǎn)矩脈、 振動噪音和附加損耗的增加等，希望輸給繞組的電壓為正弦波，因

24、此，控制方式 就要采用正弦脈寬調(diào)制技術(shù)（SPWM）。在PWM控制方式的基礎(chǔ)上，把Vsp電壓 由輸入直流電壓改為輸入正弦波電壓，Vo即為一組幅值不變，寬度按正弦規(guī)律變 化的矩形脈沖波。用Vo來控制逆變電路的開關(guān)管的導通與關(guān)斷，輸給電機繞組的 電壓的平均值即按正弦規(guī)律變化，從而改善電機的性能。在有特殊要求的應用場 合，可以改變Vsp電壓的性質(zhì)來改變PWM控制方式的特性，使PWM控制方式滿足 使用要求。,（5）應用： 因為采用了變頻技術(shù)和位置傳感技術(shù)，使無刷直流電機繼承了有刷直流電機的特 性，又無有刷直流電機的缺點，所以無刷直流電機得到了迅速發(fā)展，在各個領(lǐng)域 得到了廣泛的應用。以家用變頻空調(diào)器為例，

25、使用無刷直流電機，電機轉(zhuǎn)速的調(diào) 節(jié)范圍很寬，在變頻空調(diào)需要快速制冷、制熱時，電機的轉(zhuǎn)速可以調(diào)到很高，使 其快速制冷、制熱；無刷直流電機易于實現(xiàn)閉環(huán)調(diào)速，電機的轉(zhuǎn)速波動范圍可控 制在5轉(zhuǎn)以內(nèi)，使變頻空調(diào)能夠?qū)崿F(xiàn)精確控制；無刷直流電機的效率高，為變頻 空調(diào)實現(xiàn)高能效比提供了保障。 設(shè)計單相電容運轉(zhuǎn)異步電動機必需提供參數(shù)： 就我司空調(diào)電機設(shè)計而言具備下述條件之一便可： 額定電壓、頻率、電容、負載轉(zhuǎn)速、負載輸出功率、外形安裝； 額定電壓、頻率、電容、負載轉(zhuǎn)速、實際負載、外形安裝； 額定電壓、頻率、電容、負載轉(zhuǎn)速、樣機、外形、安裝 額定電壓、頻率、電容、負載轉(zhuǎn)速、T-S曲線、外形安裝 哪些參數(shù)變化可引起

26、電機成本增加 在電機設(shè)計已是最優(yōu)化狀態(tài)下，下述要求可增加成本： 負載不變情況下，要求提高轉(zhuǎn)速； 負載不變情況下，要求降低溫升；,主要技術(shù)參數(shù)（一） 1）空載輸入電流：是指電機在額定工作電壓、額定電源頻率、額定電容下、空載運行（軸上輸出功率為零）情況下，流入電動機的電流稱為空載電流。單位：A或mA。 2）空載輸入功率：是指電機在額定工作電壓、額定電源頻率、額定電容下、空載運行（軸上輸出功率為零）情況下，輸出電動機的功率。這部分功率消耗主要表現(xiàn)在磁場儲能，定、轉(zhuǎn)子繞組銅耗和鋁耗，交變磁通在鐵芯損耗，通風、軸承摩擦產(chǎn)生機械損耗。單位：W（瓦） 3）負載輸入電流：是指電動機在額定工作電壓、額定電源頻率

27、、額定電容、帶額定負載運行在額定轉(zhuǎn)速下，所輸入電機的電流。單位：A或mA。 4）額定負載輸出功率：是指電動機在額定電壓、額定電源頻率、額定電容、帶額定負載運行在額定轉(zhuǎn)速下；軸伸所輸出的有功功率。單位：W（瓦）,主要技術(shù)參數(shù)（二） 5）溫升：指電動機在制定測試條件下運行，內(nèi)部繞組與鐵芯部分的溫度相對于測試環(huán)境溫度的升高值。目前較常用的測試溫升方法為繞組電阻法。 6）噪音：電機噪音可分為機械噪音和電磁噪音。機械噪音通常由電機裝配不良定、轉(zhuǎn)子摩擦及軸承聲等形成。電磁噪音通常由定轉(zhuǎn)子氣隙不均勻或磁場過于飽和造成，定、轉(zhuǎn)子氣隙不均勻受裝配零部件同軸度的影響較大，磁場過于飽受所設(shè)計功率較大電機的材料限制造

28、成。噪音用分貝dB表示。 7）哪些參數(shù)變化可引起電機成本增加： a.負載不變情況下，要求提高轉(zhuǎn)速； b.負載不變情況下，要求降低溫升；,單相異步電動機分類,按起動和運行方式分,單相電阻起動異步電動機,單相電容起動異步電動機,單相電容運轉(zhuǎn)異步電動機,單相電容起動和運轉(zhuǎn)異步電動機,單相罩極異步電動機,單相電容運轉(zhuǎn)異步電動機,單相電容運轉(zhuǎn)異步電動機是指副繞組及與之 串聯(lián)的工作點容器，不論是起動還是運行時都始 終接通電源參與運行的電機。這種電機的最大特 點是額定運行時性能指標優(yōu)良，與同容量的其他 單相異步電機相比較，重量較輕、體積較小、效 率和功率因數(shù)較高，特別適用于輕載起動和要求 長期運行運行的場合

29、，如電扇、吊扇、錄音機、 洗衣機、空調(diào)設(shè)備等。,以下以空調(diào)器用風扇電動機為例進行介紹。,單相電容運轉(zhuǎn)電動機典型結(jié)構(gòu),異步電動機的設(shè)計，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計和電磁設(shè)計算兩大部分，而結(jié)構(gòu)設(shè)計分為總體結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工圖設(shè)計，后者主要是零部件設(shè)計和繪制施工圖紙。 按功能來分，異步電機的構(gòu)件有兩大類，一類是直接參與機電能量的轉(zhuǎn)換，通常稱為有效部分，即定子鐵心和繞組，轉(zhuǎn)子鐵心和繞組。其大小、形狀和材料的特性，直接影響電機的參數(shù)和性能價格比，它們在電磁計算過程中確定。 另一類不直接參與機電能量轉(zhuǎn)換，而是承擔著電機的支承、安裝、防護、冷卻（散熱）及傳遞電磁力或電磁轉(zhuǎn)局。,單相電容運轉(zhuǎn)電動機典型結(jié)構(gòu)說明,接插件,引出線,

30、接地線,擋圈,轉(zhuǎn)軸,緊固件,For Example: 三星50-6S,嵌線定子,轉(zhuǎn)子組件,端蓋,護套,輔助材料,端子,電機結(jié)構(gòu)分解,定子繞組 單相電動機主相繞組和副相繞組在空 間相隔90電角度。 定子鐵芯 定子鐵心是電動機磁路的一部分，為了提高電動機的性能，降低鐵損耗，定子鐵心的材料是用硅鋼片疊成的，通常硅鋼片的厚度為0.5mm。,線圈,嵌線定子,熱保護器,引出線,輔助材料,錠子 是電機電因素 的主要部位它 上面的線圈決 定著電機的電 參數(shù),定子鐵芯,絕緣材料,端蓋,電動機的端蓋是用來支撐電動機的轉(zhuǎn)動部分，通常也稱轉(zhuǎn)子，電機為了保證有良好的電性能，通常定轉(zhuǎn)子之間的空隙是很小的，一般都在0.20

31、.3mm，所以端蓋各個配合面均要求同心，以保證定轉(zhuǎn)子之間的氣隙均勻，保證電動機性能，因此，端蓋同心度的要求比較重要。,端蓋 起固定作用,轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子一般情況下均采用鑄鋁的鼠籠轉(zhuǎn)子，鑄鋁材料是采用工業(yè)純鋁，純度在99.7%以上，鼠籠電阻的大小時電機的性能有著很大的影響，所以在鑄造時要保持鋁的純度。 轉(zhuǎn)軸 轉(zhuǎn)軸是作為支撐轉(zhuǎn)子鐵心和傳遞力矩最不可缺少的結(jié)構(gòu)部分，轉(zhuǎn)軸都必須具備一定剛度和強度，轉(zhuǎn)軸的材料一般是采用45號圓鋼。,軸承 中小型異步電機均采用端蓋式軸承結(jié)構(gòu)，傳動端與非傳動端均為滾動軸承，在選用軸承時，要求工作壽命達10000h，另外為降低成本部分電機使用含油軸承。 引出線 引出線是連接電機內(nèi)部

32、線圈與電源、電容的連線。,轉(zhuǎn)子沖片,轉(zhuǎn)軸,轉(zhuǎn)子,軸承,轉(zhuǎn)子組件,軸用檔圈,電機涂料,全稱為精車轉(zhuǎn)子，最關(guān)鍵的工序是鑄鋁以及在經(jīng)過沖床時沖片的精度,軸承 是影響電機整機性能的一個很重要的因素特別是在電機噪音方面,轉(zhuǎn)子沖片,生產(chǎn)流程,繞線,嵌線,接線,整形,焊接,絕緣處理,精整,壓軸,粗車,防銹處理,精車,上檔圈,壓軸承,嵌線定子,轉(zhuǎn)子組件,裝配,緊固,包裝,測試,外觀檢查,噪音測試,性能測試,RP電機制造工藝 1、工藝流程： 鐵芯沖制 定子繞線 焊接 組立（檢測） BMC成型 總裝 轉(zhuǎn)子鐵芯 鑄鋁 入軸，鉚壓 轉(zhuǎn)軸校正 車外圓 涂油 2、工藝特點： RP電機制造設(shè)備全套引進，工藝成熟，自動化程度

33、高，質(zhì)量保證能力強，工藝水平屬世界一流。重點工序的工藝特點分敘如下： 1） 定、轉(zhuǎn)子鐵芯（含RP電機和SP電機）沖制。 采用進口高速沖床沖制，定、轉(zhuǎn)子鐵芯的沖片落料、沖槽形、鐵芯扣鉚等工序一次完成。槽形精度高，可達0.03，鐵芯疊壓后毛刺僅0.02。本工序生產(chǎn)效率高，每分鐘可沖制沖片300450片，為國內(nèi)同類設(shè)備的34倍。 2） 定子繞線。 RP電機繞線機采用高精度伺服馬達控制，自動化程度高；繞線張力自動控制，所生產(chǎn)定子電阻及電機性能一致性好；采用高速計數(shù)器監(jiān)測繞線圈數(shù)，并帶自動報警裝置，保證繞線匝數(shù)準確性；帶自動鉤線、斷線裝置，每人可操作4臺設(shè)備同時自動繞線，效率高。,3）BMC成型。 所用

34、BMC成型機注塑時的壓力、速度采用比例閥控制，通過程序控制可實現(xiàn)注塑過程中無級調(diào)整，高精度自動計量注塑量，鎖模壓力可無級調(diào)整，自動監(jiān)控，溫度自動控制，異常自動報警。多路安全防護，生產(chǎn)效率高，一次可成型定子6件，成型溫度低（125），工藝參數(shù)自動監(jiān)控，工序質(zhì)量穩(wěn)定可靠，外觀質(zhì)量及精度高。與同類設(shè)備工藝相比有效率高、能耗低的優(yōu)點。 4）BB蓋拉伸、清洗。 BB蓋拉伸采用自動拉伸設(shè)備，從下料到成型多道工序一次完成，具有拉伸尺寸精度高、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點。BB蓋清洗采用全自動清洗線，全部清洗過程自動完成，零件可實現(xiàn)自動滾洗；采用超聲波清洗技術(shù)和工藝，液溫自動恒溫加熱，清洗質(zhì)量高，工序穩(wěn)定。與先進國家的工

35、藝相比具有自動化程度高、效率高的優(yōu)點。 5) 轉(zhuǎn)子鑄鋁。 轉(zhuǎn)子鑄鋁采用壓力鑄鋁工藝，壓鑄機帶自動溫度控制，一模能同時生產(chǎn)四件鼠籠轉(zhuǎn)子。與同類工藝相比，具有生產(chǎn)自動化程度高、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點。 6） 轉(zhuǎn)子車削。 RP轉(zhuǎn)子車削采用帶自動上料的全自動數(shù)控機床加工，轉(zhuǎn)子上料、外圓車削、清理、涂油等工序一次性完成，自動化程度高、生產(chǎn)效率高，工人勞動強度低。,SP電機制造工藝 1、工藝流程： 鐵芯沖制 沖槽絕緣 定子落線 綁扎、整形 檢驗 浸漆 總裝 轉(zhuǎn)子鐵芯 鑄鋁 入軸 鉚壓 車外圓 運平衡 調(diào)直 去毛刺，涂油 總裝流程： 發(fā)料 定子壓入 清渣 裝配 穿護套 打插子 穿連接器 打扎帶 性能檢測 貼銘牌

36、聽噪音 貼合格證 軸伸涂油 打包 報檢 2、工藝特點： SP電機主要工序采用進口先進設(shè)備生產(chǎn)，工藝穩(wěn)定，自動化程度高，質(zhì)量保證能力強，工藝水平屬國內(nèi)一流。SP電機的定轉(zhuǎn)子鐵芯沖制、轉(zhuǎn)子鑄鋁等工序的工藝與RP電機相同，其它重點工序的工藝特點分敘如下： 1） 打槽紙。 SP電機的定子槽底絕緣采用打槽紙機插入，絕緣尺寸精度高，插入位置精確，從而保證了電機的電氣絕緣性。該設(shè)備生產(chǎn)效率高，工效為手工打槽紙的100倍以上。,2） 定子落線。 SP電機的定子落線采用機械落線，定子槽絕緣的插入和線圈嵌入由同一設(shè)備完成，避免了手工落線時線圈受力不均，容易損傷漆包線表面漆膜，從而造成匝間不合格率高的缺點。設(shè)工序還具有生產(chǎn)效率高的優(yōu)點，機械落線的工效為手工落線的40倍。 3）端部綁扎、整形。 SP電機定子繞組端部綁扎及整形均采用專用設(shè)備。綁扎機能對繞組端部自動、均勻綁扎，粗整形機和精整形機分兩次對繞組端部進行整形，使繞組端部整齊且尺寸一致。該兩設(shè)備的引進與傳統(tǒng)的手工綁扎、整形相比，具有生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品一致性好，能減少匝間、斷線不合格率，保證電氣間隙等優(yōu)點。 4） 端蓋拉伸。 SP電機用端蓋多采用拉伸端蓋，其生產(chǎn)采用自動拉伸設(shè)備，從下料到成型多道工序一次完成。我司現(xiàn)有自動拉伸生產(chǎn)線兩條，其中一條每分鐘制作端蓋12件，另一條每分鐘制作端蓋24件。拉伸尺寸精度高，軸承室與止口同軸度達0.08。 一