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微型直流電機工作原理詳解

文章出處：新聞中心責(zé)任編輯：廣東天孚電機科技有限公司發(fā)表時間：2019-11-21

微型電機是通過將電能轉(zhuǎn)化為機械能，通過運轉(zhuǎn)提供動力源。不少產(chǎn)品需求較大的啟動扭矩，微型直流電機有高扭矩特性，能應(yīng)用在扭矩大的產(chǎn)品，并且電機的轉(zhuǎn)速可以調(diào)整、適應(yīng)負載，所以微型直流電機一直應(yīng)用非常廣泛。

微型直流電機原理圖

影響微型直流電機性能的主要因素

主要有兩點，一是輸入電壓，另外一個是溫度；簡單來說，電壓調(diào)節(jié)不要超出額定工作電壓范圍；如微型電機的溫度過高會燒毀電機，除環(huán)境因素外，電壓過高也會導(dǎo)致電機溫度過高。

微型直流電機性能曲線

1、空載轉(zhuǎn)速（No）:微型電機在額定電壓下無負載運行時的測得的轉(zhuǎn)速，單位為RPM（轉(zhuǎn)每分鐘）；

2、空載電流（Io）：微型電機在額定電壓下無負載運行時，在電機兩端子間測得的輸入電流，單位A（安倍）；

3、堵轉(zhuǎn)電流（Is）：微型電機在額定電壓下運行，因負載導(dǎo)致電機停轉(zhuǎn)時瞬間測得的電流，單位A（安倍）；

4、堵轉(zhuǎn)扭矩（Ts）：微型電機在額定電壓下運行，因負載導(dǎo)致電機停轉(zhuǎn)時瞬間測得的最大轉(zhuǎn)矩，單位gf.cm（克.厘米）；

微型直流電機的性能曲線以輸出轉(zhuǎn)矩為橫坐標(biāo)，以轉(zhuǎn)速、電流、效率及轉(zhuǎn)出功率為縱坐標(biāo)，相應(yīng)的曲線：轉(zhuǎn)速曲線N、電流曲線I、效率曲線N、輸出功率曲線P，如下圖所示：

微型直流電機性能曲線

微型直流電機產(chǎn)生的扭矩與轉(zhuǎn)速是相互影響的，這是直流電機的基本特性，轉(zhuǎn)速與扭矩呈線性關(guān)系。這常用作計算空載轉(zhuǎn)速和起動扭矩。

轉(zhuǎn)速與扭矩關(guān)系

轉(zhuǎn)速與功率

微型直流電機另外一個重要特性是扭矩與電流的關(guān)系，電流和電機扭矩呈線性關(guān)系，用來計算空載電流和轉(zhuǎn)子靜止時的電流（起動電流）如圖。

微型直流電機扭矩與電流

微型直流電機效率

效率=機械輸出功率÷電機輸入功率，輸出功率和輸入功率隨著轉(zhuǎn)速的變化而變化，給定的轉(zhuǎn)速大于空載速度的50%時可獲得最大效率。

微型減速電機

減速傳動效率：微型電機配置減速箱以后輸出轉(zhuǎn)矩的效率大小受軸承、齒輪的摩擦力以及潤滑條件的影響。經(jīng)過一級傳動的齒輪減速箱效率為90%，二級傳動的效率是81%，減速比越大，其傳動級數(shù)越多，其傳動效率就越低。
減速電機明顯提升負載能力，一般齒輪減速器的減速比1：200，行星齒輪減速箱的減速比可達到1：4500。

附錄：

（表一）微型直流減速電機類型性能對比：

性能	機械換向(有刷)		電子換向		交流電交變特征換向


類型	永磁直流電機	串激電機
類型	永磁直流電機	串激電機	無刷電機	步進電機	同步電機	感應(yīng)電機
機械結(jié)構(gòu)	復(fù)雜	復(fù)雜	簡單	簡單	簡單	簡單
壽命	短	短	長	長	長	長
噪音	大	大	小	小	較大	較大
震動	小	大	小	小	較大	較大
起動力矩	大	大	大	大	小	小
效率	40-70%	40-60%	70-90%	30-40%	40-60%	30-50%
轉(zhuǎn)速	中	高	高	中	不可調(diào)速	小
調(diào)速范圍	大	大	大	大	不可調(diào)速	小
調(diào)速方式	變壓	變壓	變壓變頻	變頻	變頻	變壓充頻
成本	低	低	中	高	高	中

（表二）力矩單位制：

	gf.cm	Kgf.cm	N.cm	N.m	oz.in	Lb.in	Lb.ft
	gf.cm	Kgf.cm	N.cm	N.m	oz.in	Lb.in	Lb.ft
gf.cm	1	10^-3	9.8x10^-3	9.8x10^-5	0.01389	8.68x10^-4	7.233x10^-5
Kgf.cm	10^3	1	9.8	9.8x10^-2	13.89	0.868	0.07233
N.cm	102	0.102	1	0.01	1.416	0.0885	7.376x10^-3
N.m	1.02x10^4	10.2	100	1	141.6	8.85	0.7276
oz.in	72.1	0.0721	0.706	7.06x10^-3	1	0.0625	5.21x10^-3
Lb.in	1152	1.152	11.3	0.113	16	1	0.0833
Lb.ft	1.383x10^4	13.83	135.6	1.356	192	12	1

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