电动叉车驱动电动机优化方案

目前，电动叉车的驱动装置，大多数采用串励式直流电动机，它将蓄电池的电能转化成机械转矩，驱动叉车的行走轮或油泵电动机转动。在对电动机的控制中，电动机的方向变换和调速控制由调速控制器完成。

（一）直流电动机的组成

直流电动机由定子、转子电刷及刷架等组成。直流电动机的特性与其励磁方式关系密切。电动叉车驱动用直流电动机的结构如图2-115所示。

图2-115 电动叉车驱动用直流电动机的结构

1.定子

定子由磁场铁心（磁极）、磁场绕组、电动机的外壳等组成，它的作用是形成磁场。如图2-116a所示为直流电动机的磁场外形图。磁场铁心通常制成马鞍状，将磁场绕组通电后产生的磁场展成所需的形状。直流电动机有两极（一对磁极）、四极（两对磁极）、六极（三对磁极）等磁极结构。

磁场绕组绕制在磁场铁心上，通电后形成N极或S极。

图2-116 直流电动机的组成

a）直流电动机的磁场 b）直流电动机的电枢

2.转子

转子由电枢绕组（线圈）、电枢铁心、换向器、电枢轴等组成，它的作用是通电后在磁场中受力，产生电磁转矩。如图2-116b所示为直流电动机的电枢外形图。电枢的铁心由圆形硅钢片叠成圆柱体，构成电动机的闭合磁路，并减小涡流损失，其圆柱表面开有纵向槽，用于放置电枢绕组。通电后位于磁场中的电枢绕组产生电磁力，作用在电枢上形成转矩，换向器的换向片与电枢绕组的首尾端连接，与电刷配合，将电流送入和引出电枢绕组。电枢轴用于输出电磁转矩。

3.电刷

电刷与转子的换向器配合，实现转子绕组的电流换向，将蓄电池的直流电变换成转子内部的交变电流。

4.驱动电动机线路图

驱动电动机线路如图2-117所示。

图2-117 驱动电动机线路

（二）直流电动机的工作原理(www.xing528.com)

直流电动机是利用通电导体在磁场中受力这一基本原理制成的，如图2-118所示。按照左手定则，已知磁场的方向和通电导体电流的方向，就可以判定电磁力的方向。电磁力f的大小与磁感应强度B、通电导体中的电流I有关，可表示为

f=BILsin α。

式中，α为导体电流方向与磁场方向的夹角；L为通电导体的有效长度。

电枢导体受到的力作用在电枢轴心上，形成电磁转矩，用T表示：

T=K_tΦI_a

式中，K_t为电动机常数；Φ为磁场的磁通密度；I_a为电枢的电流，如图2-119所示。

（三）直流电动机的分类与特性

按照功能不同直流电动机可分为牵引电动机、起升电动机和转向电动机，它们的工作原理大体相同，只是功率大小、励磁方式有所不同。

图2-118 通电导体在磁场中受力的情况

按照直流电动机磁场与电枢绕组的连接关系不同，电动机的励磁方式可分为他励、串励、并励和复励等。励磁方式不同，电动机的机械特性（电动机输出转矩T和转速n的关系）也不同，如图2-120所示。

对于串励直流电动机，由于电枢电流与磁场电流相等，在磁路未饱和时，磁场绕组的电流与产生的磁通量成正比，所以，直流电动机的转速n和转矩T的关系可表示为：

n=U/（K_e·Φ）-T·ΣR/（K_e·K_tΦ²）

式中，U为电动机两端施加的电压；K_B为电动机反电磁电动势常数；ΣR为电动机的内阻。

图2-119 直流电动机的原理图

图2-120 直流电动机的机械特性

直流电动机具有起动牵引力大，调速控制简单的优点。串励式直流电动机具有“软”机械特性，轻载高速、重载低速。同时，具有较大的起动能力和过载能力，适用于车辆驱动的要求。但直流电动机因电枢电流由电刷和换向器引人，换向时有电火花产生，易造成换向器的烧蚀，电刷与换向器的相对运动使电刷易磨损，同时带来噪声、无线电干扰及寿命短等致命弱点。电刷与换向器是直流电动机工作可靠性的薄弱环节，同时也限制了电动机的工作转速，使直流电动机的功率/质量比较小。