电机第一章
第一部分 直流机
1－1 为什么直流电机能发出直流电？如果没有换向器，直流电机能不能发出直流电流？ 1－2 试判断下列情况下，电刷两端电压性质：
（1） 磁极固定，电刷与电枢同时旋转： （2） 电枢固定，电刷与磁极同时旋转。 1－6 已知某直流电动机铭牌数据如下，额定功率
，额定电压
，额定转速
，额定效率
，试求该电机的额定
电流。
1－7 已知某直流电动机的额定功率
，额定电压
，额定转
速，试求该电机的额定电流。
1－12 一台直流发电机额定容量180kw ，额定电压230伏，额定转速1450r/m ，额定效率89.5%,求额定输入功率和额定电流。
2－1 何谓主磁通？何谓漏磁通？漏磁通大小与那些因素有关？
2－2 试述
等物理量的物理概念。
2－3 何谓饱和现象？电机的磁路为什么会出现饱和现象?饱和对电机运行性能有何影响？
2－4 一台14kw ，220伏，1000r/min 的四极直流电动机，槽高＝0.03m ，磁极高＝
0.09m ，电枢磁轭长
＝0.103m ，机座磁轭长
＝0.357m ，气隙＝0.0022m ，气隙系数
。电枢铁心由硅钢片迭成，磁极用0.001m 厚钢板迭成，机座用铸钢。已知
空载额定电压时电机磁路各部分磁密为，，
，
，，试求每对极所需的励磁磁势和饱和系数。
2－6 一台四极单迭绕组的直流电机。
（1） 如果取出相邻的两组电刷，只用剩下的两外两组电刷是否可以？对电机性能
有何影响？端电压有何变化？此时发电机能供给多大的负载（用额定功率的百分数表示）；
（2） 如果有一元件断线，电刷间的电压有何变化？电流有何变化？ （3） 若只用相对的两组电刷是否能够运行？ （4） 若有一极失磁，将会产生什么后果？ 2－8 试计算下列各绕组的节距，，和，绘制绕组展开图，安放主极及电刷，并求并联支路对数。
（1） 右行短距单迭绕组：2P ＝4，Z ＝S ＝22； （2） 右行整距单波绕组：2P ＝4，Z=S=20; （3） 左行单波绕组，2P ＝4,Z=S=19; （4） 左行单波绕组，2P ＝4,Z=S=21;
2－9 一台直流发电机，2P ＝4，a ＝1，Z ＝35，每槽内有10根导体，如要在1450r/min 下产生230伏电势，则每极磁通应为多少？
2－10 一台直流发电机，2P ＝4，a ＝1，S ＝21，每元件匝数＝3，当
＝0.01825
，
n ＝1500r/min 时，试求正，负电刷间得电压。
2－11 一台直流发电机，2P ＝8，当n ＝600r/min ，每极磁通
＝0.004
时，
，)
(75kw P
N
=)
(220v U
N
=)
/(1500m r n
N
=%
5.88=η
N
)
(240kw P
N
=)
(460v U
N
=)
/(600m r n
N =,k i
,l i
,k δ,k σ,k μ
αi
h δh
m L
a L j
δ26.1=k δD
11T 76.0=B δT z 78.13
/1
=B T
m
34.1=B T a
12.1=B T j 2.1=B y 1y
2y
y
K W
y
φ
W
b
φ
W
b
伏230=E
试求：（1）若为单迭绕组，则电枢绕组应有多少导体？
（2）若为单波绕组，则电枢绕组应有多少导体？ 2－11 （许实章电机学修订本，1992；P63）
直流发电机
,
,
,2P =4,电枢外径
，磁极长度等于电枢长度
，槽数Z ＝35，槽高，
槽宽，电枢轭截面
，磁极截面，机座
轭截面，电枢轭磁路长
，磁极高
，机座轭磁
路长
，漏磁系数，极弧系数，气隙，电枢
由硅钢片迭成，，磁极用厚0.001m 钢板，机座用铸钢。空载额定电压时
，试求时每对励磁磁势及饱和系数。 2－13 一台直流电机，2P ＝4，S ＝120，元件电阻为0.2，当转速为1000r/min 时，元件平均电势为10伏，问当电枢绕组为单迭或单波时，电刷端电压和电枢绕组的电阻各为多少？ 2－18 一台两极发电机，空载时每极磁通为0.3韦，每极励磁磁势为3000AT 。现设电枢圆周上共有电流8400A 并作均匀分布，已知电枢外径为0.42m ，若电刷自几何中性线前移机械角度。试求：（1）每对极的交轴电枢磁势和直轴电枢磁势；
（2）当略去交轴电枢反应的去磁作用并假定磁路不饱和时，每对极的合成磁势及每极下的合成磁通。
2－34 用单波绕组代替单迭绕组时，若导体数和其他条件均不变，电机额定容量有无改变？例如一台六极电机原为单波绕组，如果改成单迭绕组，保持元件数和元件匝数不变，问电机额定容量会不会改变？其它额定量要不要改变？
2－35 一台四极直流发电机，空载电压为440伏，电枢绕组修理后，保持原来的转速和励磁电流不变，发出的空载电压为220伏，问修理前后该电枢绕组可能是什么型式的绕组？为什么？如果保持电枢导体内电流不变，问修理前后发电机的功率有无改变？为什么？
2－42 直流发电机感应电势与那些因素有关？若一台直流发电机空载电势是230伏，试问在下列情况下电势的变化如何？
（1） 磁通减少10％； （2） 励磁电流减少10％；
（3） 磁通不变，速度增加20％；
（4） 磁通减少10％，同时速度增加20％。
2－64 一直流发电机数据2P ＝6，总导体数N ＝780，并联支路数2a ＝6，运行角速度
，每极磁通为0.0392韦，试计算（1）发电机感应电势；（2）速度为900r/min ，
磁通不变时发电机的感应电势；（3）磁通为0.0435韦，n ＝900r/min 时电机的感应电势； (4)若每一线圈电流的允许值为50安，在第（3）问情况下运行时，发电机的电磁功率。 2－66 一台他励发电机，额定电压为230伏，额定转速1450r/min ，极数2P ＝4，槽数Z
＝50，每槽导体数
＝4，，空载电压230伏时每极磁通韦，试求：（1）电枢总导体数；（2）电枢绕组型式和换向片数。
3－2 一台四极、82kw 、230伏、970r/min 的他励直流发电机的电枢上共有123个元件，每元件为1匝，支路数2a ＝2，如果额定运行时的磁通比空载电压为额定电压时的磁通多 5％，试求电机的额定电磁转矩。
3－9 一台四极、82kw 、230伏、970r/min 的并励直流发电机，在75度时电枢回路电阻
，并励绕组每极有78.5匝，四极串励绕组总电阻，额定负载时，
并励回路串入 3.5欧的调节电阻，电刷压降为2伏，基本铁耗及机械损耗
kw
P
N
90=v
U
N
230=min
/960r n
N
=m
D a 368.0=m t l l a
m
23.0==m h z 035.0=m b s 0127.0=m A a 2
01655.0=m
A m 2
0317.0=m
A j 2
0207.0=m
l
a
16.0=m
h
m
1295.0=m l j
53.0=2.1=K σ68.0=αp
m 003.0=δD 1193
.0=k Fe 韦
0361.00
=φ
U
E N 0
＝Ω20
s rad /40?=πωN
12=μ04925.0=φΩ
=0259.0r
a
Ω
=8.22r
f
，附加损耗，试求额定负载时发电机的输入功率，电磁功率，电磁转矩和效率。
多少？
3－11 试求上题的发电机在额定负载时用励磁磁势表示的电枢反应去磁作用每极有多少安匝，并用作图法求下列各项：（1）发电机的电压变化率；（2）如果电枢电流仍为额定负载时的数值，但端电压降为210伏，则励磁回路应串入多大的电阻？
3－12 设有一台他励发电机，，伏，，每极励磁
绕组有850匝，励磁电流为2.5A ，电枢回路总电阻包括电刷接触电阻为0.4欧，已知它在
25％时的端电压（设电枢反应正比于负载电流）。
3－13 设将上题直流发电机额定负载时的端电压调到240伏，若励磁电流不变而用调节转速的方法，其转速应增加到多少？若转速不变，而用调节励磁电流的方法，励磁电流应增加到多少？在此情况下，空载电压为多少？
3－14 一台并励发电机＝100kw ，＝250伏，设并励的主磁极励磁绕组有1000匝，在额定转速下，空载时产生额定电压的励磁电流为7安，额定负载时则需9.4安才能达到同样的端电压。今欲将该发电机改为平复励发电机（短复励）每极应加入多少匝串联绕组？ 3－15 一台并励发电机在600r/min 时空载电压为125伏，假如将转速提高到1200r/min ，同时将励磁回路的电阻增加一倍，问电机的空载电压为多少？ 3－36 一台并励直流发电机，
，
＝230伏，
，2P ＝4，
单波绕组，电枢导体总数N ＝444，额定励磁电流
＝
2.592A ，空载额定电压时磁通
韦，电刷安放在几何中线上，忽略交轴电刷反应的去磁作用。试求额定负载
时的电磁转矩及电磁功率。
3－39 一台并励直流发电机，，
＝230伏，
，电枢电路
各绕组总电阻
，
伏，励磁绕组每极匝数
匝，
kw P P m ec Fe
3.2=+P
P N ad
005.0=U
?m
r n
N /1000=220
=U
N A
I
aN 10=P N U
n kw
P
N
26=U
N
m
r n
N
/960=I
fN
01743
.00
=φ
kw
P
N
19=U
N
m
r n
N
/1450=Ω
=183.075
r a
2
2=?U b 880
=W
f
A
I
fN
79.2=Ω
=1.8175
r f
求：（1）欲使空载产生额定电压，励磁电路应串入多大电阻？
（2）电机的电压变化率
（3）在额定运行的情况下电枢反应的等效去磁安匝
3－41 一台复励发电机，，＝230伏，，
A ，P ＝2，单波绕组，电枢电路各绕组总电阻，一对电刷压降伏，额定负载时的附加损耗＝60w ，铁耗＝163.5w ，机械损耗 ＝266.3w ，求额定负载时发电机的输入功率、电磁功率、电磁转矩及效率。
3－42 他励直流发电机，＝230伏，，2P ＝4，他励绕
组电压
＝220伏，电枢和换向器绕组电阻之和
，励磁绕组本身电阻
，励磁绕组每极有640匝，额定负载时电枢反应等效去磁安匝，电机的铁耗和机械损耗分别为
=1.062kw ，
＝1.444kw ，附加
损耗＝1％
，在额定转速
＝960r/m 时的空载特性曲线如下：
求（1 （2）发电机的额定励磁电流和电压变化率；
（3）发电机的额定效率。
补：3－1（章名涛直流发电机 7～8）
直流发电机，
＝115伏，，电枢电路各绕组总电阻，一对电刷压降伏，空载特性：
试求：（1）他励时使发电机运行在额定情况下，激磁电流
多大？如保持
而去
掉负载，电压上升到多少？
（2）并励时使发电机运行在额定情况下，保持
不变，求空载电压；
U
?F aqd kw P N
6=U N
m r n N
/1450=741.0=I fN
Ω=816.0750
r a
22=?U b P ad P Fe
P mec
kw P N 115=U N m r n N
/960=U
fN
Ω
=0179.075
r a
Ω
=4.2075
r
f
P
A F
aqdN
/880=P
Fe
P
mec P ad P
N
n
N
kw
P
N
215=U N m r n N
/450=Ω
=0024.0r a 22=?U b
I
f
I
f
R
f
（3）如他励时空载电压为，则为多少？保持不变，在时电压下降多少？
4－1 如何判断直流电机运行于发电机状态还是电动机状态？它们的、n、E、U、
的方向有何不同？能量转换关系如何?
4－7 一台15kw，220伏的并励电动机，额定效率＝85.3％，电枢回路总电阻0.2欧，
并励回路电阻欧，今欲使所电枢起动电流限制为额定电流的1.5倍，试求起动变阻器电阻应为多少？其电流容量为多少？若起动时不接启动器则起动电流为额定电流的多少倍？
4－8 一台并励电动机，，＝110伏，，，
＝138欧，欧，额定负载时突然在电枢电路中串入0.5欧的电阻，当不计电枢电路中的电感并略去电枢反应的影响时，试计算瞬间的：（1）电枢反电势；（2）电枢电流；（3）电磁转矩；（4）当总制动转矩不变时，试求达到稳定状态的转速。
4－9 上题电动机，在总制动转矩不变的情况下，突然将磁通减少15％或电源电压降为80伏，试求与上题相同的四项（设磁路不饱和）。
4－11 并励电动机铭牌如下：，＝440伏，，，
安，已知电枢电阻为0.078欧，试求：（均忽略电枢反应的影响）
（1）电动机的额定输入转矩；
（2）在额定电流时的电磁转矩；
（3）电机的空载转速；
（4）在总制动转矩不变的情况下当电枢回路串入0.1欧电阻后的稳定转速。
4－12 一台并励电动机，，＝110伏，，，欧，（包括电刷接触电阻），安。若总制动转矩不变，在电枢电路中串入一电阻使转速降为450r/min，求串入电阻的数值、输入功率和效率。（假设）
4－13 一台四极并励电动机，，＝220伏，电枢电路各绕组总电阻，伏，并励绕组每极匝数匝/极，电阻
安。
求：（1）额定转速；（2）若在每个主极上增设3.5匝的串励绕组（积复励，差复励），电枢
回路的总电阻变为,试求此时的额定负载下的转速。
4－14 两台完全相同的直流并励电机，机械上用同一轴联在一起，并联于230伏的电网上
时空载特性为
U N I f I f I
I N
=
M em I a
η
N
44
=
R f
kw
P N5.5=U N m
r
n N/
1470
=A
I N58
=
R f15.0=
R a
kw
P N96
=U N m
r
n N/
500
=A
I N255
=
5
=
I fN
kw
P N2.7=U N m
r
n N/
900
=%
85
=
η
N 08
.0
=
R a2=
I fN
n
P∝0
kw
P N14
=U N
Ω
=0814
.0
750
r a2
2=
?U b2800
=
W f
Ω
=248
750
r f
Ω
=089
.0
750
r a
安，电机乙的为1.3安，转速为1200r/m ，电枢回路总电阻（包括嗲刷接触电阻）均为0.1欧，若忽略电枢反应影响，试问：（1）那一台是发电机？那一台是电动机？（2）总的机械损耗和铁耗是多少？（3）只改变励磁电流能否改变两电机的运行状态（保持转速不变）？（4）是否可以在1200r/m 时两台电机都从电网吸收功率或向电网送去功率？
4－15 已知一直流电机接在220伏电网上运行，电机为单波绕组，2P ＝4，N ＝370，n ＝1500r/m ，
韦，电枢回路总电阻（包括电刷接触电阻）
欧，
，，试问：（1）此直流电机是发电机还是电动机？（2）电磁转
矩、输入功率、效率各位多少？
4－42 一台并励直流发电机有下列数据：＝19kw ，
＝115伏，
，
励磁绕组电流安，满载效率
，电枢绕组电阻
欧，
电刷压降2伏。若将发电机作电动机运行，试求：（1）在端电压
伏和额定功率
kw 时电动机的转速（电动机
，不计电枢反应的影响）
（2）电动机以满载到空载运行时转速的变化（认为）
4－46 一并励直流电动机在某负载转矩时转速为1000r/m ，电枢电流为40安，电枢电阻为欧，一对电刷接触压降2伏，电网电压110伏。求负载转矩增大到4倍时电枢
电流及转速（忽略电枢反应影响）？
4－47 一台磁路不饱和的并励电动机，电刷放在几何中性线上，接到220伏恒压上运行，
励磁电路电阻为＝110欧，电枢电路总电阻（包括电刷接触电阻）为欧，总输入电路52安，总制动转矩（包括空载转矩）为100 N ·m ，求此时电动机的转速。若总制动转矩增加一倍，励磁电路电阻不变，试问电枢电流和转速应为多少？ 4－48 Having a series excited motor, voltage rating =110v , Current Rating
,
Speed rating
, The total resistance of the every winding in the circuit of
armature ,V oltage drop with contact in pair carbon brushes is 2v .We measure the
No-load characteristics while n=3000r/m if the motor is changed into the separately excitation .
4－57 串励电动机有下列数据，
＝220伏，
安，
r/m ，电枢电路
总电阻
欧，一对电刷接触压降2伏。若制动转矩保持为额定值，外施电压减到
150伏，求此时电枢电流
及转速？（假设电机不饱和）
4－58 上题电动机在额定电压下运行，当＝30安时，试分以下两种情况求电机的转速及转矩：（1）电机磁路不饱和；（2）电机有下列磁化曲线数据，从中说明饱和对转速及转矩的影响。
10
2
1.1-?=φ208
.0=R
a
w
P
fe
362=w
P
m ec 204=P
N
U
N
m
r n
N
/960=97
.4=I
fN
%
5.82=ηN
0587
.075
=R a
110
1
=U
N 17
1
=P
N %
5.82==ηη
N
ND
0=I
045
.0=R
a
R
f 21
.0=R
a U
N
A
I
N
25=m
r n
N
/3000=Ω
=3.0R
a U
N
40
=I
N
1000
=n
N
5
.0750
=R a
I
a
I
a
4－61 发电机－电动机机组的数据如下： 发电机（他励）：
＝230伏，
r/m
安，欧（包括电刷接触电阻），励磁绕组匝数
匝，
电动机（他励）：
，
＝220伏，
安，
r/m ，
欧（包括电刷接触电阻）。
当
时，电动机的转速是300r/m ，求此时发电机的励磁电压。
4－63 一台17kw ，110伏，185安，1000r/m 的并励电动机。额定励磁电流
安，
电枢电路总电阻（包括电刷接触电阻）
欧，运行在额定工况。采用能耗制
动方式停车，在它的电枢电路里串入1.5欧的电阻。试求制动初瞬的电枢电流和减转矩。 4－64 一台并励电动机
＝10kw ，
伏，
r/m ，
，
安，
欧，试求：在额定电枢电流下，从下列制动方式制动时，
电枢电路内所需串联的电阻值，电枢电路内的损耗以及电磁制动转矩。
（1） 反接制动，n ＝200r/m ；（2）反馈制动，n ＝200r/m ；（3）能耗制动，
n ＝200r/m ；
4－66 某一架起重机需以0.1m/s 的速度吊起一个G ＝1.5T 的重物。拖动电动机的额定数据为：
＝11kw ，
伏，
r/m ，
A ，电枢电路总电阻
欧（包括接触电阻）。起重机绞车经过两级齿轮传动，总速比k ＝25，重量是挂
在一个单辘轳上的，绞车的辘轳的效率为0.8，绞车辘轳的直径d ＝0.35m ，电动机的自然机
4－67 某并励电动机，
＝22kw ，
伏，
r/m ，
，
安，欧，一对电枢接触压降2伏，求下列各种损耗：
（1） 电枢绕组铜耗和电刷接触损耗；
（2） 励磁损耗； （3）铁耗和机械损耗。（假定附加损耗为1％输入功率）
4－68 一台220伏，72.1安，750r/m 的并励直流电动机，满载励磁电流为2.085安，空载
时电动机电枢电流为2.12安，欧，一对电枢接触压降2伏，满负载时增加
的附加损耗w ，求电动机的额定效率
kw P
NF
115=U NF
960
=n
NF
500
=I
NF
0194
.0=R
aF
640
=W fF
4
.20=R
fF
kw
ND
100=ND
511
=ND
1000
=n
ND
0175
.0=R
aD
M N
M =02
.4=I
fN
0566
.0750
=R a
P
N
220
=U
N
1500
=n
N
%
5.84=η
N
178
.1=I
fN
354
.075
=R a
P
N
440
=U
N
730
=n
N
5
.29=I
N
35
.1=R
a
P
N
110
=U
N
1500
=n
N
%
86=η
N
18
.3=I
fN
023
.0250
=R
a
313.0750
=R a
100
=?P ad
补4－1 一台220伏并励电动机
＝0.25 欧，空载电枢电流，空载转速
。求串入电枢电阻后使n ＝600r/m ，电流＝30A 时电机的效率以及上消耗的功率。
5－16 一台直流电动机，8.1 kw ，伏，，2P ＝4，2a ＝2，电
枢总导体数N ＝310根，元件匝数
，换向极气隙，每一换向极绕组
115T 。实验表明，欲使额定负载时换向良好，须将换向极绕组中的电流增加到22A （即用另外一电源给换向极绕组馈电3A ），试问：
（1） 换向极绕组的匝数应如何调整才能使电流额定运行使换向良好？
（2） 若换向极的匝数保持不变，换向极的气隙应如何调整（设调整前后气隙系数不
变）？
解答：
R a
A I a 60
=m r n /12000=R j I a
R j =P N
500=U N A
I aN
19=1=W g
m k 005.0=δ
第一部分
1－1 答：直流由于换向器的作用，使电刷短接的元件始终切割相同磁极，感应电势在电刷两端不变，故直流机能发出直流电。
如果没有换向器，直流机不能发出直流电，而只能发出交流电。
1－2 答：（1）电刷两端的是交流电压：
（2）电刷两端的是直流电压。
1－6 解：对于直流电动机，
故该电机的额定电流
1－7 解：
故该电机的额定电流
讨论：此处为什么
？
1－12 解：此电机的额定输入功率
额定电流
2－1 答：要通过空气隙与主极和电枢绕组交链的磁通，就是主极磁通。 只与激磁绕组交链而不通过气隙与电枢绕组交链的磁通称为漏磁通。 漏磁通与电机磁极结构、激磁绕组、气隙等有关。
2－2 答：
－计算极弧长度，是磁极下磁密平均值时占极下的距离；
－电枢计算长度，考虑径向通沟及边缘效应时，电枢轴向的等效长度；
－主极漏磁系数，表明电机中每个极主磁通与漏磁通关系的系数（漏磁大小的
系数）；
－气隙系数，在考虑电机齿槽影响时，等效的气隙增长系数；
－电机饱和系数，在空载额定状况下对应磁通所需磁势与此时气隙磁势之比，
表明电机饱和程度；
－计算极弧系数，计算极弧长度与极弧长度之比。
2－3 答：当随着H 增大而减小，即磁阻增大的现象叫做饱和现象。 电机磁路中由于
有非线性铁磁材料，所以会出现饱和现象。 由于饱和现象的存在，使电机设计时对H 和B 的值不能取得过高，材料利用率受到限制，激磁电流需要增大。
2－4 解：气隙磁势
＝3352.95（AC ）
ηN
N
N
N
I U P ??=)(385%5.8822075000A N
N
N
N
U P I =?=?=ηI U P N N N ?
=)(522460240000A U P I N
N
N
===1
=ηN
)(201%
5.89180
kw N
N
in P
P ==
=
η
)(782230
180000
A U
P I
N N
N
==
=
,k i
,l i
,k σ,k δ,k μαi
,
k i τμ0022
.026.176.0422
10
7
????=
???=
-πδδδδμ
k B F
由
和
查磁化曲线得出
，
由
和
查钢板和铸钢磁化曲线得，
故每对极所需的励磁磁势
2
+2++
＝
3352.95++
+
+
＝4896.63（AC/ap ）
饱和系数＝
2－6 答：（1）对于四级单迭绕组直流电机，如果取出相邻的两组电刷
、，用另外
剩下的两组电刷仍然可以运行，仅因、去掉之后使，间元件产生
的感应电势相互抵消，但端电压仍是原来一条支路的端电压保持不变。并联之路数由原来的4变为了2，能供给的负载为原来的50％。
(2)如果有一元件断线，使原来并联支路数由4变成3，电刷间电压不变，负载能力变为原来的75％。
（3）若只用相对两组电刷不能运行，因为如只用运行时，
感应电势
与
感应电势相抵消，使端电压为零，不能发电。
T
z
78.13
/1
=B T
a
12.1=B
D
11
m A z
H /16.1104
3
/1
?=m
A H a /82.6102
?=T
m
34.1=B
T
j
2.1=B
m
A H m /76.1103
?=m
A H j /29.1103
?=+
=F F
ap
δH m
h m H z 3
/1
h s H a L a
L H j j 09.076.12103???03
.016.12104
???103.082.6102
??357.01290?k μ46
.195
.335263
.4896==
F F ap
δ
A 2
B 2
A 2
B 2
B 1
A 2
A 2
B 2
A 1
A
2
A 1
B 1
B 1
A 2
（4）若有一极失磁，如图所示，
如假定
失磁，则产生
的磁势比产生的磁势大，故每极下磁通为+
>＝+＝＝+>＝+。由于磁通不等，故在
每极下导体中感应电势也不等，这样单迭绕组中使每条支路（并联）产生的总感应电势不等，形成环流，由于电机绕组电阻很小，环流将很大，使电机过热。
2－8 解：（1）
＝
＝
＝1
＝1-5＝-4 a ＝2
（2）＝＝5
＝
＝1
＝1-5＝-4 a ＝2
（3） ＝ a ＝1
＝ ＝
＝9－5＝4
（4）＝ a ＝1
＝ ＝
＝
－
＝5
展开图略。
2－9 解：电机的总导体数N ＝10 Z ＝350根
根据直流电机感应电势系数
＝11.67 由得每极磁通＝0.0136（
）
故需每极磁通为0.0136韦。
2－10 解：整个直流机的总导体数N ＝2
S ＝126根
根据直流电机感应电势系数
＝ 4.2
N
B
φAA
φAB
φBA φBB =φNA
φAA
φAB φsA φAA φBA φSB φBB φAB φNB φBA φBB
y 1
5422
21
=-=
-εεp
z
y y
K
y
2
y
1
p z
21
y
y
K
y
2
y 15
419
21
=+=
+εεp z
y y K
921
191=-=-p z y
2
y 1542121=+=+εεp z y
y K 10
21
211=-=-p z y
2
y
y
1
602
35060?==
a NP C e n E C e ??=φ1450
67.11230?=
?=n E C e φW
b
W
y
602
12660?==
a NP C e
故正、负电刷间的感应电势
＝115伏
2－11 解：由
得电磁感应系数
＝95.833
（1） 若为单迭绕组时，2a ＝2P ＝8，由得 故单迭绕组时的电势绕组导体数N ＝＝5750根
（2）单波时，2a ＝2，电枢绕组的总导体数N ＝＝1438根
2－11 （许实章电机学修订本，1992；P63）
解：由已知尺寸，计算出电机结构尺寸：
极距
齿距 齿顶宽
＝0.0203m
（1） 气隙所需磁势： 极弧计算长度
气隙磁密
气隙系数
气隙磁势
（2） 齿部所需磁势：
铁心净长
n
E C e ??=φn
E C e ??=φ600004.0230?=
?=
n E C e φa NP
C e
60=P a N C e ??=604833
.95460??4833
.95160??m
P
D
a
289.04368
.02=?=
=
ππ
τm
Z
z
D
t a
0330.035
368
.01
=?=
=
ππ
0127
.00330.01
1
b -=-=b t s
z z m
p p
i
b
2025.0003.02289.068.022b =?+?=+?=+=δτδαT
l b i
i
775.023
.02025.00361
.00
B =?=
?=
φ
δ
252
.1003
.0100203.0003
.0100330.010101
1k =?+?+=
++=δ
δδb t z
z 对极）
（/8.4632003.0252.1775.0422
10
F 7
A k
B =????=
???=
-πδδδδμ
)
m (0288.035)3035
.022368.0()322(t 3
1
=??
-=
?
-=ππZ z h D s
a m z z
b s
0161.00127.00288.0t b 3
31
1
=-=-＝m
k l Fe ta Fe 2139.023.093.0l =?=?=T z z z l
l t B l Fe
i
z Fe
t 708.12139.00161.023.00330.0775.0b b B 3
3
3
1
1
1
=???=?=?=δφ
查表得
（3） 电枢轭所需的磁势：
＝
查得
＝400A/m
（4）
主极铁心磁势：
＝
查得：
（5）
磁轭磁势：＝
查得：
（6） 总磁势：
＝4633+490+64+310.8+477 ＝5974.8 A/对极
饱和系数
2－13 解：电机每极元件数＝120/2P ＝30（个/P ）
当电枢绕组为单迭绕组时a ＝2
每条并联支路串联的元件
所以，电枢两端的端电压
伏
电枢绕组的电阻
当电枢绕组为单波绕组时
＝1 每条并联支路串联的元件
电枢两端的端电压 伏
电枢绕组的电阻
m
A z H /70003/1
=)
/(490035.07000223
/1对极A z h H
F
z z
=??=?=B
a
T
A a
0906.101655
.020361
.020
=?=
φ
H a
)/(6416.0400对极A l H F a a a =?=?=韦0433.00361.02.10
m
=?==φφσk B
m T
A m
m 366.10317
.00433
.0==
φ
m
A H m
/1200=)/(8.3101295.0120022对极A l H F m m m =??=?=B j
T
A A m
m
j
j 046.10207
.020433
.02=?=
=
φ
φ
m
A H j
/900=)
/(47753.0900对极A l
H F
j
j
j
=?=?=
F F F F F j
m a z ++++=δF 0
29.146338.59740
===
F F k δμ
S
a 30
=S
s
300
10=?=S s U Ω=??=
=
5.1222
.0302'
a
r
S r s
a a '
60
'=S s 600
10'=?=S s
U Ω=??==61
22.0602''
''a r S r s a
2－18 解：（1）产生的直轴电枢反应磁势起去磁作用
（将8400A 的电流在圆周上平分）
（2） 总磁势F ＝
合成磁通韦
2－34 答：用单波代单迭时，其它条件均不变，则电机额定容量不会变化，因为每个元件的感应电势、负载能力均不变，所以改变接法之后电机容量不变。
如一台六极电机由单波改为单迭，保持元件数和元件匝数不变，则电机额定容量不变，其它额定电压由原来的
变成/3，额定电流由原来的变为3，其它的额定量不变。这是因为每个极下绕组产生的感应电势和每根导体内流过的电流并没有改变。
2－35 答：因绕组修理前后保持转速和励磁电流不变，而空载电压却减小一半，从不变可知为修改前的一半，所以可以认为修改前为波绕组，而修改后为迭绕组。 如保持电枢导体电流不变，则总电流为原来的2倍，故修改前后发电机功率P 保持不变。 2－42 解：根据感应电势
知，当一台结构一定的电机，它的电势与磁通和转
速有关。（1）磁通减少10％时，＝207伏
（2） 励磁电流减少10％时，由于磁路有饱和现象存在，当磁路不饱和时使磁通减
少10％，即＝207伏，当磁路饱和时，磁通减小很多，感应电势比230伏小但比207
伏大。
（3）磁通不变，转速增加20％时，＝276伏
（4）磁通减少10％，同时转速增加20％，
＝248.4伏 ，此时，电势增加了10％。
2－64 解：（1）发电机的电势常数
则发电机的感应电势
＝611.52伏
（2）转速为900r/min 时，感应电势
＝458.64伏
（3）磁通为0.0435韦，转速为900 r/min 时，感应电势
伏
（4）若每线圈流过50安电流，则总电枢电流
在（3）的情况下运行时的电磁功率
Dp AT F
ad
/3.93328400
20360
=??=
Dp AT F aq /7.3266)2(8400
20180360
=?-?=
DP AT F F
ad
f
/7.50663.9336000=-=-2533.07.50666000
3
.00
=?=
?=
F F
f
φφU N U N I N I
N n φC
e '
C
e n
E C e ?=φE
E
%)101(1-=E
2
E
E
%)201(3
+=E
E
%)201%)(101(4
+-=13360780
360=??==
a PN C e 0392
.01324060260???==?=ππ
ωπφφC C e e n E 0392
.090013'
1??=?=n C E e φ95
.5089000435.013'
'
2=??=?=n C E e φA
I
a 300506=?=)
(5269.130095.508105
2W I E P a em ?=?==
2－66 解：（1）电枢总导体数N ＝Z
＝200 根
（2）根据
得电机得电势常数
由
得绕组并联支路对数a ＝
因为2P ＝2a ＝4，所以电枢绕组为单迭绕组，换向片数
K ＝＝片
3－2 解：此发电机的总导体数 N ＝123*2*1＝246根
电势系数
转矩常数
空载电压为额定电压时
所以
韦
则额定负载时的额定磁通
韦
电机额定负载电流
A
故电机额定电磁转矩
（N ·m ）
3－9 解：电机的额定电流＝
励磁绕组中通过的电流
电枢电流为 ＝+＝356.5+8.75＝365.25 A
电机中电枢绕组感应电势
＝230+365.25*0.0259+2 ＝241.46 伏 所以在额定负载时，发电机的输入功率
＝241.46*365.25*0.001+2.3+0.005*82 ＝90.89 kw
电机的电磁功率
＝88.19 kw
N 1
n
E C e ?=φ22.3145004925.0230=?==
n E C e φa PN
C e 60=
222
.360200
260=??=C e PN Z
i 100250=?=?Z μ2.860246
260=?==
a PN C e 3.78224622=?==ππμ
a PN C n
E C U e N ?==φ0
0289.09702.82300
=?==
n C U e
N φ
0304
.0%)51(0289.0%)51(0=+?=+=φφ52.356230
82000
==
=
P I
N
N N
58
.84752.3560304.03.78=??=?=I C M
a M N
φI N
A
U P N N
5.356230
82000==A r r U I
f
j
N
f
75.88.225.3230=+=+=I a I a I N
I f 2
++=r I U a a N E P P P P P ad
m ec Fe em
+++=1
10
3
25.36546.241-??==I P a em E
电机的电磁转矩 （N ·m ）
发电机的效率
3－10 解：电机空载时产生额定电压
在空载特性曲线上利用线性插值得＝5.5+(230-220)（6.5-5.5）/（244-240） =5.92 A
故并联回路应串入的电阻值为 ＝（230－2）/5.92－22.8 ＝15.7 欧
在额定转速下的临界电阻
励磁回路应串入的临界电阻
3－11
解：（1）电机的，（从3－9中知）
根据
得出场阻线OC 如图，OC 与空载特性曲线交于P
点，P 点对应伏
故＝
（2）从3－9题中可以得到特性AEB ，然后在210伏处降AEB 作出，对应，故励磁回路应串
86660297019.88103
=?
?=Ω=π
P M em em %
3.9089
.9082
1===P P N ηv
U
230'0
=I
f r I
U U r
f
f
b
N
jf
-?-=2Ω==
502100
r
crf
Ω
=-=-=2.278.2250r r r f crf jcr
A
I
fN
75.8=R I U f
fN
N
=270
=U U ?%4.17%100230
230
2700
=?-=
-U U U N
N
??B
'
A
I
f
75.7'=Ω=-=
3.48.2275.7210
r j
)(5.1845.78)4.675.8(AW F =?-=?
3－12
解：（1）根据知，空载端电压＝
而时，＝176伏
所以空载电压＝伏
（2）满载时，电机的感应电势大小为
E ＝
＝220+4＝224伏
在转速为750r/min 时，
＝＝8.25伏
根据在空载特性曲线上查处去磁电流
故每极的去磁安匝数
（3）过载25％时，
（安匝/极）
A
根据＝0.25A 查得伏
故伏
端电压
伏
n E ∞U 0U
n
n N
'0
'
A
I f 5.2=U '0
U 02351767501000
=?R I U
a
aN N
+)
(0'
E n
E n
E N
-=
?E
'
?)224235(1000750
-?E '
?A I fN 2.0=?极）
安匝/(1702.0850=?=??=?W I F f fN N A
I
a
5.12'=5.212170105
.12'
=?=
?F 25.0850
5
.212'
'
==
?=
?W
F
I f
f I f
'
?11'
'=?E
220
'
'0'
=?-=E n E E
n N 215
4.05.12220'
'
=?-=-=
R
I E U a
a
3－13 解：此时电机的感应电势
伏
而n ＝时伏，则
此时空载电压伏
当转速不变，而改变
时，根据
在空载特性上查得：
所以，励磁电流应增加到
此时空载电压伏
3－14 解：额定负载时的负载电流
负载
时电枢反应的去磁安匝
如将该发电机改为平复励，则串联绕组产生的磁势应补偿电枢反应去磁
所以， （匝）
故应每极加入6匝串联绕组。
3－15 解：假定在1200r/min 场阻增大一倍时
保持不变，
由于假定
不变，所以E 正比于转速n ，
故1200r/min 时空载端电压伏
当
伏时实际的
为
与
假定不变相符，故电机空载电压为250伏。
3－36 解：不计电枢电阻时，
伏，
额定电枢电流
由
得
224240'
=+=R I E a
N
m r n N /1000=224
=E N min /3.10891000224244'
'
r n E E n N
=?==25623510003.10890
'
'0=?==U n U n I
f
E '
A
I
f
69.2)240244(2402586
.20.36.2=-?--+
=∑A
I I i fN f f
89.220.069.2'=+=?+=∑253
)89.20.3(6.22.3240
258258'
'0=-?---
=U A I N
400250100000==I
N
)
(24001000)0.74.9(τA F W I f
f =?-=??=?6400
2400
==
?=
I
W N s F
I
f
I
f
250125600
1200
10
1
220=?==
U n U 250
20
=U
I
f
I
R U R U I f f
f
f 1
10202
222
=
=
=I
f
230
==U E N N A U
P I
N
N N
043.113230
26000
==
=
A
I I I
fN N aN
635.115=+=n
E C e ??=φ745
.13960
01743.0230
=?=
=
n
E C N
N
N e φ
又
，而 所以，
故额定负载时的电磁功率及电磁转矩
＝264.56 （N ·m ）
3－39 解：（1）根据＝230伏，在空载曲线上查得
所以
故励磁回路应串入的电阻＝
（2）电机额定时励磁电阻＝，
我们将空载曲线在内线性化，得到电压
＝171.74+31.48
而
代入上式得到空载端电压
伏
故：电压变化率＝
（3）额定电流＝
在额定条件下电机的感应电势
＝230+2+85.4*0.183 ＝247.6伏 在空载特性上查得等效励磁总电流
＝2.532 A
所以，在额定情况下电枢反应等效去磁安匝
＝880*（2.79-2.532） ＝227 （A T/P ）
a PN C e 60=a PN
C M π2=
259.131260==C C
e
M
π635
.11501743.0259.1310
??==I
C M
aN
m emN
φ
)(6.26635.115230kw I E P aN
N
em N
=?==U 0A
I f 253.20=Ω===7.102253.22300
I U R
f f R f Ω=-=-97.201.817.102750
r R f
f R fN Ω
=44.82I U fN
N
28
.3~74.2=I f )
74.2(74.228.3258
2752580-?--+
=I U f I
f
44
.820
0U
R
U
I
fN
f
=
=
277
=U
U ?%
4.202302302770
=-=-U U U N N
I N
A
U P N
N
61.82230
19000==A
I I I fN N aN 40.85=+=R I U U E a
aN b N N +?+=2)
2406.247(24025838
.274.238.2'-?--+
=I
f
)
('
I I W F
f fN f aqd
-=
3－41 解：
伏
故： w
（N ·m ）
（w ）
3－42 解：（1）电机的额定电流安 则额定电流的电枢感应电势
＝230+500*0.0179+2
＝241伏
电磁功率
kw
（2）根据在空载特性曲线上可以查得等效合成励磁电流
安
等效去磁励磁电流安
所以额定励磁电流安 对应的空载感应电势（空载曲线上查找）
伏
故发电机的电压变化率
（3）附加损耗
kw
故
＝120.5+1.15+1.062+1.444
＝124.156 kw
不计算励磁绕组损耗时的效率
当考虑时，＝
kw
A U P I
N
N
N
09.26==
A I I I fN N aN 83.26741.09.26=+=+=9.253283.26816.02302=+?+=++=R I U E a aN N N 14
.68129.25383.26=?==I E P aN
N em 86.441450214.681260260=??==ππn P M N
em em
94.73013.2665.1636014.68121=+++=+++=P P P P P m ec
Fe ad em %
17.82%10094.73016000
%10012=?=?=P P η500230115000===U P I N
N
N
2750
++=r I U E a
N N a 5.120500241=?==I E P a
a
em
E aN
947
.6)232241(2325.2410
.60.70.6=-?--+
=∑I
f
375.1640880===
W F I
f
aqdN fqd
322
.8375.1947.6=+=+=∑I I I fqd
f fN I fN 67
.247)0.8322.8(0.83.8245
2472450=-?--+
=U %
46.7%1000
=?-=?U
U U N
N
U 15.1%1115000=?=P ad
P P P P P Fe
m ec
ad
em
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%
63.92%1001
=?=
P
P N N
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P
cuf
P
cuf
83
.1=I U fN
fN
第一章直流电机习题答案
1、说明直流发电机的工作原理。 答：1）用原动机拖动电枢绕组旋转 2）电机内部有磁场存在； 3）电枢绕组旋转切割磁场，产生交变的感应电势（右手定则）； 4）通过电刷将交变感应电势引出变成直流； 5）将机械能变为电能。 2、说明直流电动机的工作原理。 答：1）将直流电源通过电刷接通电枢绕组，使电枢导体有电流流过。 2）机内部有磁场存在。 3）载流的转子（即电枢）导体将受到电磁力f 作用f=Bli a（左手定则） 4）所有导体产生的电磁力作用于转子，使转子以n(转/分)旋转，以便拖 动机械负载。 3、直流电机的额定值有哪些？ 答：额定值有额定功率、额定电压、额定电流和额定转速等 4、 答：直流电机的励磁方式分为他励和自励两大类，其中自励又分为并励、串励和复励三种形式。 1）他励 他励直流电机的励磁绕组由单独直流电源供电，与电枢绕组没有电的联系，励磁电流的大小不受电枢电流影响。 2）并励 发电机：I a=I f+I 电动机：：I =I a+I f 3）串励：I a=I f=I 4）复励 5、直流电机有哪些主要部件？各部件的作用是什么。 答：一、定子 1、主磁极：建立主磁通，包括：铁心：由低碳钢片叠成 绕组：由铜线绕成 2、换向磁极：改善换向，包括：铁心：中大型由低碳钢片叠成。 小型由整块锻钢制成。 绕组：由铜线绕成。 3、机座：固定主磁极、换向磁极、端盖等，同时构成主磁路的一部分，用铸铁、铸钢或钢板卷成。 4、电刷装置：引出（或引入）电流，电刷由石墨等材料制成。
二．转子 1．电枢铁心：构成主磁路，嵌放电枢绕组。由电工钢片叠成。 2．电枢绕组：产生感应电动势和电磁转矩，实现机—电能量转换。由铜线绕成。 3． 换向器：换向用，由换向片围叠而成。 6、直流电机的换向装置由哪些部件构成？它在电机中起什么作用？ 答 ：换向装置由换向片、换向极铁心和换向极绕组构成。主要作用是改善直流电机的换向，尽可能地消除电火花。 7、 直流电枢绕组由哪些部件构成？ 答：电枢绕组是由很多个线圈按照一定的规律连接而成的。 8、 什么是电枢反应？对电机什么影响？ 答：直流电机在空载运行时,气隙磁场仅有励磁磁动势产生,而负载运作时,气隙磁场是由励磁磁动势和电枢磁动势共同产生的,显然与空载时不同，因此把电枢磁动势对主极磁场的影响称为电枢反应. 电枢反应结果可能使气隙磁场畸变，同时还可能使气隙磁场削弱或增强。 9、电机产生的的电动势E a =C e Φn 对于直流发电机和直流电动机来说，所起的作 用有什么不同？ 答； 直流发电机电枢电动势为电源电动势（a a E I 与同向），直流电动机为反电 动势（a a E I 与反方向）。 10、电机产生的的电磁转矩T=C e ΦI a 对于直流发电机和直流电动机来说，所起的 作用有什么不同？ 答：在发电机中，电磁转矩的方向与电枢转向相反，对电枢起制动作用；在电动机中，电磁转矩的方向与电枢转向相同，对电枢起推动作用。 11、 答：电流电动机的输入功率P 1是从电枢两端输入的电功率，P 1=UI ；电磁功率P M 是扣除励磁回路的损耗和电枢回路的损耗后剩余部分的功率， )(1Cuf Cua M p p P P +-=； 输出功率P 2是转轴上输出的机械功率，即电磁功率扣除机械损耗Ωp 、铁损耗Fe p 和附加损耗ad p 后的机械功率，02)(p P p p p P P M ad Fe M -=++-=Ω。
电机学第五版课后答案-(汤蕴璆)
第一章 磁路 电机学 1-1 磁路的磁阻如何计算？磁阻的单位是什么？ 答：磁路的磁阻与磁路的几何形状（长度、面积）和材料的 1-2 铁心中的磁滞损耗和涡流损耗是怎样产生的，它们各与哪些 因素有关？ 答：磁滞损耗：铁磁材料置于交变磁场中，被反复交变磁化， 磁畴间相互摩擦引起的损耗。经验公式V fB C p n m h h =。与铁磁材料的磁滞损耗系数、磁场交变的频率、铁心的体积及磁化强度有关； 涡流损耗：交变的磁场产生交变的电场，在铁心中形成环流 （涡流），通过电阻产生的损耗。经验公式G B f C p m Fe h 23.1≈。与材料的铁心损耗系数、频率、磁通及铁心重量有关。 1-3 图示铁心线圈，已知线圈的匝数N=1000，铁心厚度为0.025m （铁心由0.35mm 的DR320硅钢片叠成），叠片系数（即截面中铁的面积与总面积之比）为0.93，不计漏磁，试计算： (1) 中间心柱的磁通为4105.7-?Wb ，不计铁心的磁位降时所需的直流励磁电流； (2) 考虑铁心磁位降时，产生同样的磁通量时所需的励磁电流。 解： 磁路左右对称∴可以从中间轴线分开，只考虑右半磁路的情况:
铁心、气隙截面2422109.293.01025.1025.0m m A A --?=???==δ (考虑边缘效应时，通长在气隙截面边长上加一个气隙的长度；气隙截面可以不乘系数) 气隙长度m l 41052-?==δδ (1) 不计铁心中的磁位降： 磁势A A l H F F I 500105100.146=???=?==-δδδ (2) 考虑铁心中的磁位降： 铁心磁位降A A l H F Fe 15.871045.127002=??=?=- A A A F F F Fe I 15.58715.87500=+=+=δ 1-4 图示铁心线圈，线圈A 为100匝，通入电流1.5A ，线圈B 为 50匝，通入电流1A ，铁心截面积均匀，求PQ 两点间的磁位降。 解：由题意可知，材料的磁阻与长度成正比，设PQ 段的磁
一种微型直线电机及其驱动方式.
(10)授权公告号 CN 101630891 B (45)授权公告日 2011.08.17C N 101630891 B *CN101630891B* (21)申请号 200810012338.3 (22)申请日 2008.07.16 H02K 33/18(2006.01) H02K 1/34(2006.01) G05B 19/04(2006.01) (73)专利权人中国科学院沈阳自动化研究所 地址110016 辽宁省沈阳市东陵区南塔街 114号 (72)发明人苏刚 李洪谊 (74)专利代理机构沈阳科苑专利商标代理有限 公司 21002 代理人许宗富 周秀梅 US 6779982 B2,2004.08.24, CN 87200807 U,1987.11.04,CN 101051786 A,2007.10.10, CN 86204843 U,1986.12.24,(54)发明名称 一种微型直线电机及其驱动方式 (57)摘要 一种微型直线电机及其驱动方式，属于直线 电机技术领域。该电机结构包括端盖、内部铁心、 外部磁轭、线圈、线圈支架及两个磁钢，两磁钢同 极相对置于内部铁心两端，两磁钢外端分别安装 有端盖，在两端盖内，磁钢与内部铁心的外周置有 两对称的弧形磁轭，两弧型磁轭在内部铁心外周 大致成圆环型，在两弧形磁轭间形成滑道，磁轭与 内部铁心及磁轭与磁钢之间形成气隙，线圈置于 内部铁心与磁轭之间，线圈上固定有线圈支架，线 圈支架两端通过滑道穿出磁轭，线圈及线圈支架 可在磁轭间的滑道上滑动。本发明两磁钢同极相 对放置，磁路的封闭性比较好，在气隙中形成比较 均匀的磁场。本发明结构简单，适合作为微小型机 构的驱动器。 (51)Int.Cl.(56)对比文件 审查员 肖继军 (19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 5 页
电机学第五版课后答案汤蕴璆
第一章 , 第二章 磁路 电机学 1-1 磁路的磁阻如何计算磁阻的单位是什么 答：磁路的磁阻与磁路的几何形状（长度、面积）和材料的 1-2 铁心中的磁滞损耗和涡流损耗是怎样产生的，它们各与哪 些因素有关 答：磁滞损耗：铁磁材料置于交变磁场中，被反复交变磁化， 磁畴间相互摩擦引起的损耗。经验公式V fB C p n m h h =。与铁磁材料的磁滞损耗系数、磁场交变的频率、铁心的体积及磁化强度有关； 涡流损耗：交变的磁场产生交变的电场，在铁心中形成环流 （涡流），通过电阻产生的损耗。经验公式G B f C p m Fe h 2 3.1≈。与材料的铁心损耗系数、频率、磁通及铁心重量有关。 1-3 图示铁心线圈，已知线圈的匝数N=1000，铁心厚度为（铁 心由的DR320硅钢片叠成）， 叠片系数（即截面中铁的面积与总面积之比）为，不计漏磁，试计算：(1) 中间心柱的磁通为4 105.7-?Wb ，不计铁心的磁位降时所需的直流励磁电流； (2) 考虑铁心磁位降时，产生同样的磁通量时所需的励磁电流。 , 解： 磁路左右对称∴可以从中间轴线分开，只考虑右半磁
路的情况: 铁心、气隙截面2422109.293.01025.1025.0m m A A --?=???==δ (考虑边缘效应时，通长在气隙截面边长上加一个气隙的长度；气隙截面可以不乘系数) 气隙长度m l 41052-?==δδ 铁 心长度 铁心、气隙中的磁感应强度 (1) 不计铁心中的磁位降： （ 磁势A A l H F F I 500105100.146=???=?==-δδδ (2) 考虑铁心中的磁位降： 铁心磁位降A A l H F Fe 15.871045.127002=??=?=- 1-4 图示铁心线圈，线圈A 为100匝，通入电流，线圈B 为50 匝，通入电流1A ，铁心截面积均匀，求PQ 两点间的磁位降。 解：由题意可知，材料的磁阻与长度成正比，设PQ 段的磁阻
直线电机的使用与维护
直线电机的使用与维护 概述 直线电机也称线性电机，线性马达，直线马达，推杆马达。最常用的直线电机类型是平板式和U 型槽式，和管式。线圈的典型组成是三相，有霍尔元件实现无刷换。 工作原理 直线电机是一种将电能直接转换成直线运动机械能，而不需要任何中间转换机构的传动装置。它可以看成是一台旋转电机按径向剖开，并展成平面而成。 由定子演变而来的一侧称为初级，由转子演变而来的一侧称为次级。在实际应用时，将初级和次级制造成不同的长度，以保证在所需行程范围内初级与次级之间的耦合保持不变。直线电机可以是短初级长次级，也可以是长初级短次级。考虑到制造成本、运行费用，以直线感应电动机为例：当初级绕组通入交流电源时，便在气隙中产生行波磁场，次级在行波磁场切割下，将感应出电动势并产生电流，该电流与气隙中的磁场相作用就产生电磁推力。如果初级固定，则次级在推力作用下做直线运动；反之，则初级做直线运动。直线电机的驱动控制技术一个直线电机应用系统不仅要有性能良好的直线电机，还必须具有能在安全可靠的条件下实现技术与经济要求的控制系统。随着自动控制技术与微计算机技术的发展，直线电机的控制方法越来越多。 对直线电机控制技术的研究基本上可以分为三个方面：一是
传统控制技术，二是现代控制技术，三是智能控制技术。传统的控制技术如PID反馈控制、解耦控制等在交流伺服系统中得到了广泛的应用。其中PID控制蕴涵动态控制过程中的信息，具有较强的鲁棒性，是交流伺服电机驱动系统中最基本的控制方式。为了提高控制效果，往往采用解耦控制和矢量控制技术。在对象模型确定、不变化且是线性的以及操作条件、运行环境是确定不变的条件下，采用传统控制技术是简单有效的。但是在高精度微进给的高性能场合，就必须考虑对象结构与参数的变化。各种非线性的影响，运行环境的改变及环境干扰等时变和不确定因素，才能得到满意的控制效果。因此，现代控制技术在直线伺服电机控制的研究中引起了很大的重视。常用控制方法有：自适应控制、滑模变结构控制、鲁棒控制及智能控制。主要是将模糊逻辑、神经网络与PID、H∞控制等现有的成熟的控制方法相结合，取长补短，以获得更好的控制性能。 应用 直线电机可以认为是旋转电机在结构方面的一种变形，它可以看作是一台旋转电机沿其径向剖开，然后拉平演变而成。随着自动控制技术和微型计算机的高速发展，对各类自动控制系统的定位精度提出了更高的要求，在这种情况下，传统的旋转电机再加上一套变换机构组成的直线运动驱动装置，已经远不能满足现代控制系统的要求，为此，世界许多国家都在研究、发展和应用直线电机，使得直线电机的应用领域越来越广。 直线电机与旋转电机相比，主要有如下几个特点：一是
GTHD直线电机调试方法总结-G
GTHD带直线电机的调试方法 GTHD参数设置和 调试流程.pdf
驱动器：GTHD-XXX-2A-AP-1-LM（LM表示直线电机，Linear motor）一定要选用支持直线电机的驱动 光栅尺：分辨率1um A+B无霍尔信号 电机：以划红线参数为例 1 通过驱动器的串口连接线连接驱动
按照电机表格中参数填写直线电机配置 电机名称：CE133B12 电机图片：可不填 电机峰值电流：Arms （注意单位） 电机持续电流：Arms （注意单位） 电机最大转速：3000 mm/s （注意单位） 电感：1 mH （电机参数没有提供先随便填写一个） 电机电阻：1 ohm （电机参数没有提供先随便填写一个） 直线电机扭矩常数：70N/Arms （注意单位） 转子线圈质量：10 KG（注意：表格中为24Kg，因为GTHD驱动最大可填写10KG 所以超过10KG的就填10KG即可，不影响使用。如果写入24KG会报错）
电机节距：48 mm （咨询电机厂商）相当于旋转电机旋转一圈所走的距离。 2 设置反馈参数
编码器类型根据实际应用选择，本例中如上图所示，没有霍尔信号所以选择A+B，在使能的时候进行寻相。 因为磁极距为48mm 根据光栅尺分辨率1um,所以1mm=1000um 48*1000=48000 线数/磁矩。 寻相方式：平滑启动 寻相电流：持续电流的30%~50% 初始化时间：10ms 初始化增益: 在写入电机参数时还需注意一个参数：thermode电机超温模式，需要设为3（忽略温控输入）。 最后把参数写入驱动器即可 (以下内容参考GTHD参数设置和调试流程说明文档，跟调试旋转电机方法一致) 3 进入反馈界面 寻找相位过程里面： 方式：4 平滑启动编码器初始化电流：2A 初始化时间：10 ms 编码器初始化增益： 设置好点击寻找相位角，正常电机会使能成功，如果失败则增大电流或者编码器初始化增益。
电机学复习重点整理
第一章变压器 1.变压器基本工作原理，基本结构、主要额定值 变压器是利用电磁感应原理将一种电压等级的交流电能变换为另一种同频率且不同电压等级的交流电能的静止电气设备，它在电力系统，变电所以及工厂供配电中得到了广泛的应用，以满足电能的传输，分配和使用。变压器的原理是基于电磁感应定律，因此磁场是变压器的工作媒介 变压器基本结构组成： 猜测可能出填空题或选择题 三相变压器按照磁路可分为三相组式变压器和三相芯式变压器两类 ） 变压器的型号和额定值
考法：例如解释S9-1250/10的各项数值的含义 2.变压器空载和负载运行时的电磁状况；空载电流的组成、作用、性质。？ 变压器一次侧接到额定频率和额定电压的交流电源上，其二次侧开路，这种运行状态称为变压器的空载运行。 变压器空载运行原理图 变压器一次绕组接交流电源，二次绕组接负载的运行方式， 称为变压器的负载运行方式。 变压器负载运行原理图 ！ 实际运行的电力变压器的磁路总是工作在饱和状态下。 通过磁化曲线推得的电流波形可以发现： 空载电流（即励磁电流）呈尖顶波，除了基波外， 还有较强的三次谐波和其他高次谐波。
2 1 21N N E E = 产生主磁通所需要的电流称为励磁电流，用m i 表示； 同理产生主磁通的磁动势称为励磁磁动势，用 m F 表示。 — 变压器铁芯上仅有一次绕组空载电流0i 所形成的磁动势0F ， 即空载电流0i 建立主磁通，所以空载电流0i 就是励磁电流m i ，即m 0i i = 同理，空载磁动势0F 就是励磁磁动势，即m 0F F =或m 101i N i N = 因为空载时，变压器一次绕组实际上是一个铁芯线圈， 空载电流的大小主要决定于铁芯线圈的电抗和铁芯损耗。 铁芯线圈的电抗正比于线圈匝数的平方和磁路的磁导。 因此，空载电流的大小与铁芯的磁化性能，饱和程度有密切的关系。 3. ! 4. 变压器变比的定义；磁动式平衡关系的物理含义，用此平衡关系分析变压器 的能量传递；变压器折算概念和变压器折算方法，变压器基本方程组、等效电路和相量图 在变压器中，一次绕组的感应电动势1E 与二次绕组的感应电动势2E 之比称为变比，用k 表示，即k = 变压器负载运行时，作用于变压器磁路上111N I F ? =和222N I F ? =两个磁动势。 对于电力变压器，由于其一次侧绕组漏阻抗压降很小，负载时仍有 m 111fN 44.4E U φ=≈，故变压器负载运行时铁芯中与1E 相对应的主磁通? m φ近似等 于空载时的主磁通，从而产生? m φ的合成磁动势与空载磁动势近似相等，即 m 021F F F F ==+ m 1012211I N I N I N I N ? ?? ? ==+ |
直线电机驱动技术
直线电机驱动技术 直线电动机在机床进给伺服系统中的应用，近几年来已在世界机床行业得到重视，并在西欧工业发达地区掀起“直线电动机热”。 在机床进给系统中，采用直线电动机直接驱动与原旋转电动机传动的最大区别是取消了从电动机到工作台（拖板）之间的一切机械中间传动环节，把机床进给传动链的长度缩短为零。这种传动方式被称为“零传动”。正由于这种“零传动”方式，带来了原旋转电动机驱动方式无法达到的性能指标和一定优点。 （1）高速响应由于系统中直接取消了一些响应时间常数较大的如丝杠等机械传动件，使整个闭环控制系统动态响应性能大大提高，反应异常灵敏快捷。 （2）精度直线驱动系统取消了由于丝杠等机械机构引起的传动误差减少了插补时因传动系统滞后带来的跟踪误差。通过直线位置检测反馈控制，即可大大提高机床的定位精度。 （3）动刚度高由于“直接驱动”，避免了启动、变速和换向时因中间传动环节的弹性变形、摩擦磨损和反向间隙造成的运动滞后现象，同时提高了其传动刚度。 （4）速度快、加减速过程短由于直线电动机最早主要用于磁悬浮列车（时速可达500Km/h），所以用在机床进给驱动中，要满足其超高速切削的最大进个速度（要求达60～100M/min或更高）当然是没有问题的。也由于上述零传动的高速响应性，使其加减速过程大大缩短。以实现起动时瞬间达到高速，高速运行时又能瞬间准停。可获得较高的加速度，一般可达（2～10）g（g=9.8m/s2），而滚珠丝杠传动的最大加速度只有（0.1～0.5） （5）行程长度不受限制在导轨上通过串联直线电机，就可以无限延长其行程长度。
（6）动安静、噪音低由于取消了传动丝杠等部件的机械摩擦，且导轨又可采用滚动导轨或磁垫悬浮导轨（无机械接触），其运动时噪音将大大降低。 （7）效率高由于无中间传动环节，消除了机械摩擦时的能量损耗。科尔摩根PLATINNM DDL系列直线电机和SERVOSTAR CD系列数字伺服放大器构成一种典型的直线永磁伺服系统，它能提供很高的动态响应速度和加速度、极高的刚度、高的定位精度和平滑的无差运动。
直线电机工作原理及其驱动技 术的 应用
直线电机工作原理及其驱动技术的应用 摘要：简述了直线电机工作原理及其驱动技术，并且举例说明了直线电机直接驱动与传统数控机床“旋转伺服电机+滚珠丝杠”的传动方式对比具有的巨大优势。介绍了直线电机进给驱动技术在数控机床上的几个应用实例，指出直线电机进给驱动技术将是高速数控机床未来发展的方向。 引言 随着航空航天、汽车制造、模具加工、电子制造行业等领域对高效率地进行加工的要求越来越高，需要大量高速数控机床。机床进给系统是高速机床的主要功能部件。而直线电机进给系统彻底改变了传统的滚珠丝杠传动方式存在的弹性变形大、响应速度慢、存在反向间隙、易磨损等先天性的缺点，并具有速度高、加速度大、定位精度高、行程长度不受限制等优点，令其在数控机床高速进给系统领域逐渐发展为主导方向。 1 直线电机及其驱动技术 现代先进的驱动技术主要分为两大类：一类为电磁式的，另一类则为非电磁式的。 电磁类的现代先进的驱动技术主要由现代电磁类驱动器与现代控制系统组成，它的驱动器包括传统改进型的电磁驱动器与新发展型的电磁驱动器。它们中有旋转的、直线的、磁浮的、电磁发射的等等。除了在一般通用电机技术基础上改进获得的电机技术外，还有更多的是在通用电机技术基础上进一步发展的新型电机技术，如直线电机技术、无刷直流电机技术、开关磁阻电机技术和各种新型永磁电机技术等。 直线电机是一种将电能直接转换成直线运动机械能而不需通过中问任何转换装置的新颖电机，它具有系统结构简单、磨损少、噪声低、组合性强、维护方便等优点。旋转电机所具有的品种，直线电机几乎都有相对应的品种，其应用范围正在不断扩大，并在一些它所能独特发挥作用的地方取得了令人满意的效果。 直线电机结构示意图如下图所示。直线电机是将传统圆筒型电机的初级展开拉直，变初级的封闭磁场为开放磁场，而旋转电机的定子部分变为直线电机的初级，旋转电机的转子部分变为直线电机的次级。在电机的三相绕组中通入三相对称正弦电流后，在初级和次级间产生气隙磁场，气隙磁场的分布情况与旋转电机相似，沿展开的直线方向呈正弦分布。当三相电流随时问变化时，使气隙磁场按定向相序沿直线移动，这个气隙磁场称为行波磁场。当次级的感应电流和气隙磁场相互作用便产生了电磁推力，如果初级是固定不动的，次级就能沿着行波磁场运动的方向做直线运动。即可实现高速机床的直线电机直接驱动的进给方式，把直线电机的初级和次级分别直接安装在高速机床的工作台与床身上。由于这种进给传动方式的传动链缩短为0，被称为机床进给系统的“零传动”。 与“旋转伺服电机+滚珠丝杠”传动方式相比较，直线电机直接驱动有以下优点：（1）高速度，目前最大进给速度可达100～200m／min。（2）高加速度，可高达2g～10g。（3）定位精度高，由于只能采用闭环控制，其理论定位精度可以为0，但由于存在检测元件安装、测量误差，实际定位精度不可能为0。最高定位精度可达0．1～0．01m。（4）
电机学复习题及答案
第一章磁路 一、填空： 1.磁通恒定的磁路称为，磁通随时间变化的磁路称为。 答：直流磁路，交流磁路。 2.电机和变压器常用的铁心材料为。 答：软磁材料。 3.铁磁材料的磁导率非铁磁材料的磁导率。 答：远大于。 4.在磁路中与电路中的电势源作用相同的物理量是。 答：磁动势。 5.★★当外加电压大小不变而铁心磁路中的气隙增大时，对直流磁路，则磁通，电 感，电流；对交流磁路，则磁通，电感，电流。 答：减小，减小，不变；不变，减小，增大。 二、选择填空 1.★★恒压直流铁心磁路中，如果增大空气气隙。则磁通；电感；电流；如 果是恒压交流铁心磁路，则空气气隙增大时，磁通；电感；电流。 A：增加 B：减小 C：基本不变 答：B，B，C，C，B，A 2.★若硅钢片的叠片接缝增大，则其磁阻。 A：增加 B：减小 C：基本不变 答：A 3.★在电机和变压器铁心材料周围的气隙中磁场。 A：存在 B：不存在 C：不好确定 答：A 4.磁路计算时如果存在多个磁动势，则对磁路可应用叠加原理。 A：线形 B：非线性 C：所有的 答：A 5.★铁心叠片越厚，其损耗。 A：越大 B：越小 C：不变 答：A 三、判断 1.电机和变压器常用的铁心材料为软磁材料。（）答：对。 2.铁磁材料的磁导率小于非铁磁材料的磁导率。（）答：错。 3.在磁路中与电路中的电流作用相同的物理量是磁通密度。（）答：对。
4. ★若硅钢片的接缝增大，则其磁阻增加。 （ ） 答：对。 5. 在电机和变压器铁心材料周围的气隙中存在少量磁场。 （ ） 答：对。 6. ★恒压交流铁心磁路，则空气气隙增大时磁通不变。 （ ） 答：对。 7. 磁通磁路计算时如果存在多个磁动势，可应用叠加原理。 （ ） 答：错。 8. ★铁心叠片越厚，其损耗越大。 （ ） 答：对。 四、简答 1. 电机和变压器的磁路常采用什么材料制成，这种材料有那些主要特性？ 答：电机和变压器的磁路常采用硅钢片制成，它的导磁率高，损耗小，有饱和现象存在。 2. ★磁滞损耗和涡流损耗是什幺原因引起的？它们的大小与那些因素有关？ 答：磁滞损耗由于B 交变时铁磁物质磁化不可逆，磁畴之间反复摩擦，消耗能量而产生的。它与交变频率f 成正比，与磁密幅值 B m 的α次方成正比。V fB C p n m h h = 涡流损耗是由于通过铁心的磁通ф发生变化时，在铁心中产生感应电势，再由于这个感应电势引起电流（涡流）而产生的电损耗。它与交变频率f 的平方和 B m 的平方成正比。 V B f C p m e e 2 22?= 3. 什么是软磁材料？什么是硬磁材料？ 答：铁磁材料按其磁滞回线的宽窄可分为两大类:软磁材料和硬磁材料。磁滞回线较宽，即矫顽力大、剩磁也大的铁磁材料称为硬磁材料，也称为永磁材料。这类材料一经磁化就很难退磁，能长期保持磁性。常用的硬磁材料有铁氧体、钕铁硼等，这些材料可用来制造永磁电机。磁滞回线较窄，即矫顽力小、剩磁也小的铁磁材料称为软磁材料。电机铁心常用的硅钢片、铸钢、铸铁等都是软磁材料。 4. 磁路的磁阻如何计算？磁阻的单位是什么？ 答：m R A μ= l ，其中：μ为材料的磁导率；l 为材料的导磁长度；A 为材料的导磁面积。磁阻的单位为A/Wb 。 5. ★说明磁路和电路的不同点。 答：1）电流通过电阻时有功率损耗，磁通通过磁阻时无功率损耗； 2）自然界中无对磁通绝缘的材料； 3）空气也是导磁的，磁路中存在漏磁现象； 4）含有铁磁材料的磁路几乎都是非线性的。 6．★说明直流磁路和交流磁路的不同点。 答：1）直流磁路中磁通恒定，而交流磁路中磁通随时间交变进而会在激磁线圈内产生感应电动势； 2）直流磁路中无铁心损耗，而交流磁路中有铁心损耗；
第一章直流电机练习参考答案
第一章直流电机练习 一、判断题（对的打√，错的打×） 1、并励电机在运行时断开励磁绕组对电机运行没有多大的影响。（×） 2、在直流电动机的调速中，当调节器为PI调节时，表现为转速无静差。（√） 3、直流电机的电枢铁芯由于在直流状态下工作，通过的磁通是不变的，因此完全可以用整块的磁材料构成，不必用硅钢片叠成。（×） 4、降压调速适用于并励直流电动机。（×） 5、机械特性表征转速和电磁转矩的关系，直流电动机的机械特性是一条直线。（×） 6、在直流电动机起动时，采用电枢串电阻起动，在起动中过程为了快速起动和减小电阻引起的损耗，必须将电阻直接切除掉。（×） 7、一台并励直流发电机，空载运行于某一电压下，如将其转速升高10% ，则发电机的端电压升高10%。（×） 8、使用并励电动机时，发现转向不对，应将接到电源的两根线对调以下即可。（×） 9、换向器是直流电机特有的装置。（√） 10、直流发电机线圈中的感应电势是交变的。（√） 二、填空题 1、直流电动机的调速方法有：1）改变电枢两端电压调速、2）改变励磁磁通调速、 3）电枢回路串电阻调速等三种。 2、改变直流电动机旋转方向的方法有：（1）将电枢两端电压极性反接，使电枢电流方向改变；（2）将励磁电源电压反接，使励磁电流方向改变。 3、直流电动机按照电枢绕组和励磁绕组的联接方式不同可分为：他励、串励、 并励和复励电动机。 4、直流发电机中的电磁转矩方向与转子的旋转方向相反，因此电磁转矩为阻转矩；直流电动机中的电磁转矩方向与转子的旋转方向相同，因此电磁转矩为驱动转矩。 5、直流电动机正处于运行状态，若想改变它的旋转方向，可用的方法有通过改变电枢两端电压极性，而改变电枢电流方向，实现反转和带位能性负载时，通过倒拉方式实现反转。 6、直流发电机的电磁转矩与电机转子方向相反。（相同/相反） 7、并励直流发电机在原动机转向改变后，电枢两端不可以产生感应电势。（可以/不可以）
电机学第1章 导论
第一章 导 论 学习指导 学习目标与要求 磁路是整个电机学的基础，也是电气工程专业后其它续课程的基础理论知识，例如控制电机、传感器和执行器、自动化电磁元件等课程的技术基础。为此，要求通过磁路部分的学习，要牢固掌握： 1．铁磁材料的基本特性；磁化曲线与磁滞回线；涡流和涡流损耗； 2．基本电磁定律：安培环路定律及均匀磁路的欧姆定律、磁介质定律，电磁感应定律； 3．电机的分析研究方法。 学习重点 1．铁磁材料的基本特性 2．基本电磁定律 学习难点 1．铁磁材料特性的非线性； 2．磁路的磁阻和激磁电抗的概念 第一节 概 述 一、电机的定义 依据电磁感应定律和电磁力定律实现机电能量转换和信号传递与转换的装置。 二、电机的主要类型 电机的种类很多，分类方法也很多。如按运动方式分，静止的有变压器，运动的有直线电机和旋转电机，直线和旋转电机继续按电源性质分，又有直流电机和交流电机两种，而交流电机按运行速度与电源频率的关系又可分为异步电机和同步电机两大类。分类还可以进一步细分下去，这里就不一一列举了。鉴于直线电机较少应用，而电机学只侧重于旋转电机的研究，故上述分类结果可归纳为：
??????????????? 变压器直流电机电机旋转电机异步电机交流电机同步电机 以上分类方法从理论体系上讲是合理的，也是大部分电机学教材编写的基本构架。但从习惯角度，人们还普遍接受另一种按功能分类的方法，具体是： ??????? 将电能转换为机械能，驱动电力机械由原动机拖动，将机械能转换为电能进行信号的传递和转电动机：发电机：电机控制电机：变压器，变流换，控制系统中的执行，检测或解算元件 分别用于改变电压，电流，频率和相位器，移相器： 需要指出的是，发电机和电动机只是电机的两种运行形式，其本身是可逆的。也就是说，同一台电机，既可作发电机运行，也可作电动机运行，只是从设计要求和综合性能考虑，其技术性和经济性未必兼得罢了。 然而，无论是发电机运行，还是电动机运行，电机的基本任务都是实现机电能量转换，而前提也就是必须能够产生机械上的相对运动。对旋转电机，这在结构上就必然要求有一个静止部分和一个旋转部分，且二者之间还要有一个适当的间隙。在电机学中，静止部分被称为定子，旋转部分被称为转子，间隙被称为气隙。气隙中的磁场分布及其变化规律在能量转换过程中起决定性作用，这是电机学研究的重点问题之一。 三、电机中使用的材料 由于电机是依据电磁感应定律实现能量转换的，因此，电机中必须要有电流通道和磁通通道，亦即通常所说的电路和磁路，并要求由性能优良的导电材料和导磁材料构成。具体说来，电机中的导电材料是绕制线圈（在电机学中将一组线圈称为绕组）用的，要求导电性能好，电阻损耗小，故一般选用紫铜线（棒）。电机中的导磁材料又叫做铁磁材料，主要采用硅钢片，亦称为电工钢片。硅钢片是电机工业专用的特殊材料，其磁导率极高（可达真空磁导率的数百乃至数千倍），能减小电机体积，降低励磁损耗，但磁化过程中存在不可逆性磁滞现象，在交变磁场作用下还会产生磁滞损耗和涡流损耗。这些将在第四节节中专门讲述。 除导电和导磁材料外，电机中还需要有能将电、磁两部分融合为一个有机整体的结构材料。这些材料首先包括机械强度高、加工方便的铸铁、铸钢和钢板，此外，还包括大量介电强度高、耐热性能好的绝缘材料（如聚酯漆、环氧树脂、玻璃丝带、电工纸、云母片、玻璃纤维板等），专用于导体之间和各类构件之间的绝缘处理。电机常用绝缘材料按性能划分为A 、E 、B 、F 、H 、C 等6个等级。如B 级绝缘材料可在130℃下长期使用，超过130℃则很快老化，但H 级绝缘材料允许在180℃下长期使用。 四、电机的作用和地位 在自然界各种能源中，电能具有大规模集中生产、远距离经济传输、智能化自动控制的突出特点，它不但已成为人类生产和生活的主要能源，而且对近代人类文明的产生和发展起到了重要的推动作用。与此相呼应，作为电能生产、传输、使用和电能特性变换的核心装备，电机在现代社会所有行业和部门中也占据着越来越重要的地位。
直线电机的控制
直线电机的控制 摘要：直线电机是一种将电能直接转换成直线运动机械能，而不需要任何中间转换机构的传动装置。它可以看成是一台旋转电机按径向剖开，并展成平面而成。直线电动机的工作原理与旋转电动机相似。以直线感应电动机为例：当初级绕组通入交流电源时，便在气隙中产生行波磁场，次级在行波磁场切割下，将感应出电动势并产生电流，该电流与气隙中的磁场相作用就产生电磁推力。在本设计中用单片机的IO输出端口来控制两个电机工作模式（正转、反转），而每一个电机由两个继电器和LED来反映设计结果。 关键字：直线电机，旋转电机，单片机，正转，反转Abstract：The electrical machinery of straight line is that one kind changes electric energy into the mechanical energy of rectilinear motion directly, And does not need to change the transmission device of the organization in the middle of any. It can regard as one and rotate the electrical machinery to cut open according to the radial, and the exhibition became the level. The operation principle of the straight line motor is similar with the rotating motor. Take reaction motor of straight line as an example: Originally when one grade of windings was led to alternating current source, the wave magnetic field of the conduct emerged in the angry crack, secondary to expert at, under wave magnetic field cut , respond to EMF of producing and produce the electric current, electric current and the looks function of magnetic field in this electric current and angry crack produces electromagnetic thrust.Controls two electrical machinery working pattern in this design with single chip micrcomputes IO output port (Rotating，Overturn), but each electrical machinery reflects the design result by two relays and LED. Keywords: Electrical machinery of straight line , Rotate the electrical machinery，SCM(Single Chip Micromputer)， Rotating，Overturn
直线电机常见问题
直线电机常见问题 1.增量光栅Z信号可否作零点？圆光栅编码器如何选用？ 无论直线光栅还是轴编码器其Z信号的均可达到同A\B信号相同的精确度，只不过轴编码器是一圈一个，而直线光栅是每隔一定距离一个，用这个信号可达到很高的重复精度。可先用普通的接近开关初定位，然后找最为接近的Z信号(每次同方向找)，装的时候不要忘了将其相位调的和光栅相位一致，否则不准。 2.不加外置编码器可以吗？ 由于我们提供的线性伺服马达都属于高精度定位用途，结构上一定需要位置回馈系统来提供整体控制上的换相以及定位精度的目的，因此一般都需要搭配光学尺才可以达到功能需求。如果精度要求不是很高，也可以选择搭配磁性尺 3. 稳定时间有多快？ 由于稳定时间牵涉的原因非常多，包括负载的大小、负载的姿势、增益的调整、整定框的大小、行程的长短等等，通常都必须各案讨论。 4.可以选用绝对式编码器吗? 可以，但是搭配的驱动器和控制器要特别选择。 5.需不需要多轴运动控制卡或者控制器？ 依照搭配的驱动器，可以搭也可以不搭，采用BAS或者cor驱动器也可以有独立
的运动功能，只要用简单的I/O就可以下达预设的运动指令，可以不用搭配轴卡。 6.行程可以做多长？ 基本上不受限制，因为采用磁轨拼接的方式，实际上如果是整组定位平台的话，有6米长的实际案例。 7.价格与滚珠螺杆相比差多少？ 目前线性马达的价格比滚珠螺杆稍贵。如果螺杆是做精密定位，而不是大推力高应力场合，则价格会更加接近。 8.推力有多少？ LM系列的瞬间推力可高达2300牛（N）；LMI系列的的瞬间推力可高达1969N； 9.线性马达可否当Z轴使用，或者斜放使用？ 可以，但必须考虑负载大小、倾斜角度，并视需求提供特殊的配重的机构（如弹簧），以及数字霍尔组件来搭配。 10.电机可承受多大的负载？ 电机只是提供定位系统中一个力量的来源而已，搭载重量主要依存于加速度的需求，越大的质量会对滑轨或空气轴承造成更大的负荷，对滑轨而言也会加大摩擦力，对于这个问题并无法有统一的答案。
电机学教材
第一章导论 (1) 1.1 概述 (1) 1.1.1 电机的定义 (1) 1.1.2 电机的主要类型 (1) 1.1.3 电机中使用的材料 (2) 1.1.4 电机的作用和地位 (2) 1.2 电机发展简史 (3) 1.2.1 直流电机的产生和形成 (3) 1.2.2 交流电机的形成和发展 (4) 1.2.3 电机理论和设计、制造技术的逐步完善 (5) 1.2.4 电机的发展趋势 (7) 1.3 电机中的基本电磁定律 (8) 1.3.1 全电流定律 (8) 1.3.2 电磁感应定律 (9) 1.3.3 电磁力定律 (11) 1.4 铁磁材料特性 (12) 1.4.1 铁磁材料的磁导率 (12) 1.4.2 磁滞与磁滞损耗 (13) 1.4.3 涡流与涡流损耗 (15) 1.4.4 交流铁心损耗 (16) 1.5 磁路基本定律及计算方法 (17) 1.5.1 磁路基本定律 (18) 1.5.2 铁心磁路计算 (21) 1.5.3 永磁体磁路计算 (24) 1.5.4 交流磁路特点 (27) 1.6 电机中的机电能量转换过程 (28) 1.7 电机的分析研究方法 (30) 1.7.1 分析步骤 (30) 1.7.2 研究方法 (31) 习题 (32)
电机学 第一章 导 论 1 第一章 导 论 1.1 概 述 1.1.1 电机的定义 广义言之，电机可泛指所有实施电能生产、传输、使用和电能特性变换的机械或装置。 然而，由于生产、传输、使用电能和实施电能特性变换的方式很多，原理各异，如机械摩擦、 电磁感应、光电效应、磁光效应、热电效应、压电效应、记忆效应、化学效应、电磁波等等， 内容广泛，不可能由一门课程包括，因此，作为电类相关学科，特别是电气工程学科的主要 技术基础课，电机学的主要研究范畴仅限于那些依据电磁感应定律和电磁力定律实现机电能 量转换和信号传递与转换的装置。依此定义，严格地说，这类装置的全称应该是电磁式电机， 但习惯上已将之简称为电机。虽然涵义上是狭义的，但就目前来说，能够大量生产电能、实 施机电能量转换的机械主要还是电磁式电机，因此，在理解上不会有歧义。 1.1.2 电机的主要类型 电机的种类很多，分类方法也很多。如按运动方式分，静止的有变压器，运动的有直线 电机和旋转电机，直线和旋转电机继续按电源性质分，又有直流电机和交流电机两种，而交 流电机按运行速度与电源频率的关系又可分为异步电机和同步电机两大类。分类还可以进一 步细分下去，这里就不一一列举了。鉴于直线电机较少应用，而电机学只侧重于旋转电机的 研究，故上述分类结果可归纳为： ??? ????????????同步电机异步电机交流电机直流电机旋转电机变压器电机 以上分类方法从理论体系上讲是合理的，也是大部分电机学教材编写的基本构架。但从 习惯角度，人们还普遍接受另一种按功能分类的方法，具体是： ??? ????元件中的执行，检测或解算传递和转换，控制系统控制电机：进行信号的和相位 改变电压，电流，频率器，移相器：分别用于变压器，变流器，变频机械能，驱动电力机械电动机：将电能转换为，将机械能转换为电能发电机：由原动机拖动电机 需要指出的是，发电机和电动机只是电机的两种运行形式，其本身是可逆的。也就是说， 同一台电机，既可作发电机运行，也可作电动机运行，只是从设计要求和综合性能考虑，其 技术性和经济性未必兼得罢了。 然而，无论是发电机运行，还是电动机运行，电机的基本任务都是实现机电能量转换， 而前提也就是必须能够产生机械上的相对运动。对旋转电机，这在结构上就必然要求有一个 静止部分和一个旋转部分，且二者之间还要有一个适当的间隙。在电机学中，静止部分被称 为定子，旋转部分被称为转子，间隙被称为气隙。气隙中的磁场分布及其变化规律在能量转 换过程中起决定性作用，这是电机学研究的重点问题之一。
海顿直线电机驱动器DCM4010
Haydon High Performance Micro Stepping Chopper Drives based on some of the most advanced technology in the world today. Providing a cost effective solution for production volume requirements, the small size allows designers to use these Drives in limited space and they are also easily integrated with other elec-tronic systems. Design time is reduced because incorporating these Drives is far simpler than developing a custom drive circuit. They are suitable for driving 2-phase step motors (maximum current ratings of 2.8 A and 5.5 A per phase). These specially designed Drives deliver optimum performance throughout a greater speed range. By using an advanced bipolar constant-current chopping technique, and a maximum input voltage of 80 VDC, they can produce more speed and power from the same motor, compared with traditional technologies such as L/R drives. The DCM8028and DCM8055 feature high performance, low cost, compact size, mixed decay current control for less motor heating, automatic idle-current reduction and micro step resolutions Haydon has designed an advanced series of drivers to ef?ciently operate motors to their peak performance. With several options to select from, Haydon can help you set up a system that will power-up any application. HAYDON SWITCH & INSTRUMENT, INC. ? 800.243.2715 (203.756.7441) ? WWW.HSI–https://www.wendangku.net/doc/ab11780827.html,