电机原理及设计、发展介绍

电机结构原理及设计介绍俞军涛电机概念电机：以电磁场作为媒介将电能转化为机械能，实现旋转或直线运动（电动机）；或将机械能转化为电能，给用电负荷供电（发电机）。一种典型的机电能量转换装置。其分析和研究涉及电、磁、力、热以及结构、材料和工艺等多方面。宏观分析：基于电路和磁路的基础理论，将电路和磁路问题统一转换为电路问题，多用于电机稳态性能分析。微观分析：基于有限元方法，结合电磁场方程及边界条件，求得各个微元的电磁场分布情况，最终得到电机整体运行性能和结构参数，用于电机设计及稳、动态性能分析。其他：分析力学，拉格朗日方程，电机矩阵方程。绪论：基础理论电：基尔霍夫电流、电压定律，阻感（发热、铜耗及滞后）磁：磁感应强度、磁通、磁场强度；电生磁（安培环路）；磁生电（法拉第电磁感应）；磁路欧姆定律，磁导、磁阻、磁导率；磁化、剩磁、矫顽力、磁滞、饱和；软磁及硬磁材料；（磁滞、涡流及铁耗）力：毕-萨电磁力,力矩能量：输入-铜耗（电）-铁耗=输出性能指标、关键参数：电压，电流，稳态、峰值电流功率，转矩，速度，效率电机分类

电磁直流电动机永磁直流电动机无刷直流电动机

电动机直流电动机交流电动机有刷直流电动机单相电动机三相电动机1、按工作电源种类划分

稀土永磁直流电动机铁氧体永磁直流电动机铝镍钴永磁直流电动机串励直流电动机并励直流电动机他励直流电动机复励直流电动机电动机直流电动机同步电动机异步电动机

磁滞同步电动机永磁同步电动机磁阻同步电动机感应电动机交流换向器电动机三相异步电动机单相异步电动机罩极异步电动机2、按结构和工作原理划分推斥电动机单相串励电动机交直流两用电动机电动机旋转运动式电动机直线运动式电动机电动机驱动用电动机控制用电动机电动工具用电动机家电用电动机通用小型机械设备用电动机

步进电动机伺服电动机3.起动与运行方式划分5.按用途划分4、按转子的结构划分电动机鼠笼型异步电动机绕线型异步电动机电动机低速电动机高速电动机恒速电动机调速电动机齿轮减速电动机电磁减速电动机力矩电动机爪极同步电动机有级恒速电动机无级恒速电动机有级变速电动机无级变速电动机电磁调速电动机直流调速电动机PWM变频调速电动机开关磁阻调速电动机6、按运转速度划分电机结构及原理定子、转子、机座、端盖、风扇、线盒等定子：定子铁心、定子绕组和机座组成；产生磁场及机械支撑、散热；转子：转子铁心、转子绕组和转轴组成；磁路组成部分，感应电动势或电流产生电磁转矩；转轴支撑转子重量，传递转矩，输出机械功率直流电机：有刷，无刷交流电机：异步，同步；单相，三相永磁式直流电机工作原理原理简单结构复杂无耦合独立控制效率较低可靠性差励磁式直流电机无刷式：采用电子式换向器代替机械式电刷-换向器，消除摩擦及接触电势影响，可靠性提高！直线式音圈电机仿真及优化设计异步电机：旋转磁场

随着时间的推移，定子三相绕组所产生的合成磁场是大小不变、转速恒定的旋转磁场。当某相电流达最大，则定子合成磁场位于该相绕组的轴线上。异步电动机

三相对称绕组通以三相对称电流将产生旋转磁场，旋转磁场的转速为同步速。左手定则产生电磁力右手定则感应电势

由于转子转速与同步速之间存在转速差异，异步电动机由此取名。又因为转子电流是靠定子侧旋转磁场感应产生的，异步电机又称为感应电动机。

负载与转差；转子电流及磁场；耦合及控制异步电动机原理复杂结构简单存在耦合控制困难效率较高可靠性好同步电动机

相比异步，采用双边励磁，不需要速度差，可以实现同步速。

其他：设计工作基本流程：

定子，转子结构、材料及参数

设置边界条件及激励源类型

设定求解方法及计算

分析磁场分布及力等指标：效率&性能参数：转矩-转速、损耗、气隙磁通、电压、电流、效率建模边界及激励计算、求解后处理分析项目建立模型建立定子电导率，矫顽力，损耗等定子绕组及参数定子绕组类型转子转轴仿真设置及求解结果分析问题及发展材料：铁磁材料：1,磁场强度2,铁耗；超导材料：铜耗结构及原理：磁场与电场方向，电磁力与运动，耦合问题驱动电路及控制方法