直流电动机其实是对采用直流供电的旋转电动机的一种统称,在这一范围内还可以按照不同划分依据进一步对直流电动机进行细分。
1.按照定子磁场的不同进行分类
直流电动机按照定子磁场的不同,可以分为永磁式直流电动机和电磁式直流电动机。其中,永磁式直流电动机的定子或转子磁极是由永久磁体组成的,它是利用永磁体提供磁场,使转子在磁场的作用下旋转。电磁式直流电动机的定子磁极是由铁心和绕组组成的,在直流电流的作用下,定子绕组产生磁场,驱动转子旋转。
图1-8所示为永磁式和电磁式直流电动机的实物外形。
图1-6 直流电动机在交通运输设备中的应用
图1-7 直流电动机在军事和宇航领域中的应用
图1-8 永磁式和电磁式直流电动机的实物外形
【资料】
电磁式直流电动机根据其线圈供电方式的不同,又可以分为他励式、并励式、串励式、复励式等几种。
2.按照结构的不同进行分类
直流电动机按照结构的不同,可以分为有刷直流电动机和无刷直流电动机。有刷直流电动机和无刷直流电动机外形相似,主要是通过内部是否包含电刷和换向器进行区分。
有刷电动机的定子是永磁体,绕组绕在转子铁心上。有刷电动机工作时,绕组和换向器旋转,直流电源通过电刷为转子上的绕组供电。
无刷电动机的转子是由永久磁钢(多磁极)制成的,设有多对磁极(N、S),不需要电刷供电。绕组设置在定子上。控制加给定子绕组的信号,使之形成旋转磁场,通过磁场的作用使转子旋转起来,属于电子换向方式,可有效消除电刷火花的干扰。
图1-9所示为典型有刷直流电动机和无刷直流电动机的实物外形。
图1-10所示为有刷直流电动机和无刷直流电动机的内部结构。
图1-9 典型有刷直流电动机和无刷直流电动机的实物外形
图1-10 有刷直流电动机和无刷直流电动机的内部结构(www.xing528.com)
【注意】
•有刷直流电动机的定子是由永久磁体组成的,转子由绕组和整流子构成。电刷安装在定子机座上,电源通过电刷及换向器来实现电动机绕组(线圈)中电流方向的变化;有刷直流电动机由于电刷和换向器是靠弹性压力互相接触传送电流的,因而存在磨损和电火花的问题,在使用过程中,需要经常清洁和更换刷片,这些问题限制了有刷直流电动机的使用环境。
•为了去掉电刷,就设法将绕组安装在不旋转的定子上,由定子产生磁场驱使转子旋转。转子由永久磁体制成,这样就无须为转子供电而省去了电刷和换向器,转子磁极受到定子磁场的作用才能转动,即无刷直流电动机。
3.按照功能和驱动方式的不同进行分类
直流电动机按功能和驱动方式的不同,还可以细分为步进电动机和伺服电动机。其中,步进电动机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制器件。在负载正常的情况下,电动机的转速,停止的位置(或相位)只取决于驱动脉冲信号的频率和脉冲数。不受负载变化的影响。
伺服是英文Servo的音译,伺服系统是指具有反馈环节的自动控制系统,该系统中的电动机是动力元件,所以这种电动机又称伺服电动机。伺服电动机中又有直流电动机、交流电动机和步进电动机。
图1-11所示为典型步进电动机和伺服电动机的实物外形。
图1-11 典型步进电动机和伺服电动机的实物外形
【注意】
直流电动机的分类是相对而言的,即在直流电动机范围内根据某种依据,如结构、功能可以进行不同命名,但如果将这些名称反过来说不一定正确。例如,直流电动机中有步进电动机、伺服电动机,但不能说伺服电动机就是直流电动机。在伺服电动机范围内有直流伺服电动机也有交流伺服电动机,甚至还有伺服类的步进电动机。可见,对于电动机的类型需要准确分析和了解。
提问
我想知道,既然直流电动机有这么多的分类方式和类型,那么我们平时如何对见到的电动机进行辨认呢?怎样确定它属于什么类型呢?
回答
从电动机的外观上一般无法直接判断它属于哪种类型,但如果这种电动机工作时采用了直流电源进行供电,那么它一定是直流电动机,这是从大范围内先确定它的主要类型,然后可以从电动机铭牌标识或应用场合进行进一步细分。通常情况下,在直流电动机外壳铭牌上,会有明显的标识,如直流电动机的型号、额定电压、额定电流、转速等相关规格参数。从直流电动机的型号中可以对其类型进行进一步确认,如图1-12所示。
图1-12 直流电动机的铭牌标识
【资料】
直流电动机铭牌中,型号标识中的字母代号所表示的含义如表1-1所列。
表1-1 型号标识中的字母代号所表示的含义
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