有刷电动机的工作原理

有刷电动机的 工作原理

有刷串励电动机的工作原理是建立在直流电动机的基础上的。励磁绕组和电枢绕组串联在直流电源上。

下面以有刷电动机的模型图说明有刷电动机工作原理,如图5-18所示。(https://www.daowen.com)

通电导线在磁场中运动将受到磁场力的作用。导线受力方向可由左手定则来判定:伸开左手大拇指与其余四指垂直,让手心垂直迎向磁力线,四指指向电流方向,那么大拇指所指的方向就是导线在磁场中的受力方向。

有刷电动机的磁钢装在定子上,工作时磁钢和电刷不转,转子、线圈和换向器旋转。其中,固定部分有磁铁,这里称作主磁极;固定部分还有电刷。转动部分是线圈。

为了实现连续转动,必须使线圈到平衡位置时改变电流方向,因此就需要有换向器才行。换向器实际上是由多个彼此绝缘的铜半环换向片组成,换向片之间互相绝缘,由换向片构成的整体称为换向器。换向器随线圈一起转动,它的作用是每当线圈转过平衡位置时,就能自动改变线圈中电流的方向,使线圈沿同一方向持续转动下去。

图示

图5-18 有刷电动机的模型图

换向器固定在转轴上,换向片与转轴之间也互相绝缘。在换向片上放置着一对固定不动的两个电刷,当电枢旋转时,电枢线圈通过换向片和电刷与外电路接通。

将线圈通电,通电导线周围会产生磁场,则两对磁极之间产生相互作用,从而使转子线圈产生转动,但当转至相吸位置时,转子则不能继续转动。

通过换向器反复切断转子电流和切换转子电流方向实现转子的连续旋转。当定子磁场与转子磁场接近相吸位置时,切断转子线圈电流使转子磁场消失,则转子线圈在惯性作用下继续旋转,然后通入反向电流,使转子线圈的磁场极性与前次相反,使转子线圈在磁场力的作用下继续旋转。

实际中的直流电动机转子上的绕组也不是由一个线圈构成,一个线圈在磁场中产生的转矩很小,而且转速不平稳,因此电枢绕组是由多个线圈连接而成,以减少电动机电磁转矩的波动,增大转矩,实现起动的目的。

电动三轮车用有刷电动机的电刷一般有2个或4个,换向器片与线圈有很多组,这样电动机旋转时就更平稳,效率更高。

由于电刷和换向器的存在,有刷电动机有以下致命的弱点:结构复杂,可靠性差,故障多,需要维护,电刷寿命短,换向火花易形成电磁干扰。

直流电动机的工作原理归纳如下:外加的电源是直流的,但由于电刷和换向片的作用,在线圈中流过的电流是交流的,其产生的转矩的方向却是不变的。