详解电机的基本原理

‌电机的原理

电机的原理在于其利用电能在线圈上产生旋转磁场，进而推动转子的转动。这一原理基于电磁感应定律，即通电的线圈在磁场中会受到力的作用而转动。简单来说，电机就是通过这种方式将电能转化为机械能。

电机结构

电机主要由两部分构成：固定不动的定子部分和转动的转子部分。定子部分包括定子铁心，其上放置着定子绕组，即电动机的电路部分，负责产生旋转磁场。此外，还有机座，它用于固定定子铁心及电机端盖，并具备防护和散热等功能。转子部分则包括转子铁心，其槽内放置着转子绕组，这些绕组会切割定子的旋转磁场，从而产生感应电动势及电流，形成电磁转矩，使电动机得以旋转。

电机的基本概念和组成部分‌：

电机是将电池电能转换成机械能，驱动电动车车轮旋转的部件。电机的主要组成部分包括：

‌绕组‌：电枢绕组是直流电机的核心部分，由铜质漆包线绕制的线圈组成，当绕组在电机的磁场中旋转时会产生电动势‌。

‌磁场‌：在永磁体或电流周围所发生的力场及凡是磁力所能达到的空间或磁力作用的范围‌1。

‌定子‌：有刷或无刷电机工作时不转的部分‌。

‌转子‌：有刷或无刷电机工作时转动的部分‌。

‌碳刷‌：有刷电机里面顶在换相器表面，将电能通过转相器输送给线圈，是易磨损的部件‌。

‌刷握‌：在有刷电机里面盛装并保持碳刷位置的机械导槽‌。

‌换相器‌：有刷电机里面具有相互绝缘的条状金属表面，随电机转子转动时交替接触电刷的正负极，实现电机线圈电流方向的正负交替变化‌1。

‌电机的极数和相序‌：

电机的极数是指电动机的磁极数，通常磁极数是成对出现，如2极电机、4极电机等。一个N极和一个S极称为一对磁极，即极对数为1‌2。相序是指无刷电机线圈的排列顺序‌。

‌电机的铭牌参数和运行原理‌：

三相异步电动机是使用最广泛的电动机类型，其铭牌上通常包含以下参数：

‌型号‌：如YE2 100L-2，其中YE2表示二级高效三相异步电动机，100L表示长脚距的机座，100是中心高，最后一个2表示磁极数为两极‌3。

‌额定功率(P)‌：额定运行时电机的输出功率。

‌额定电压(U)和额定电流(I)‌：额定运行时电机的电压和电流。

‌功率因数(cos∅)‌：表示电机输入功率中有功功率的比例。

‌工作制‌：如S1表示连续工作制，即在恒定负载下运行时间足以达到热稳定‌。

什么叫电机?

答：电机是将电池电能转换成机械能，驱动电动车车轮旋转的部件。

什么叫绕组?

答：电枢绕组是直流电机的核心部分，是铜质漆包线绕制的线圈。当电枢绕组在电机的磁场中旋转都会产生电动势。

什么叫磁场?

答：在永磁体或电流周围所发生的力场及凡是磁力所能达到的空间或磁力作用的范围。

什么叫磁场强度?

答：定义载有 1 安培电流的无限长导线在距离导线 1/2 米远处的磁场强度为 1A/m (安培 / 米，国际单位制 SI );在 CGS 单位制(厘米 - 克 - 秒)中，为纪念奥斯特对电磁学的贡献，定义载有 1 安培电流的无限长导线在距离导线 0.2 厘米远处的磁场强度为 10e (奥斯特)，10e=1/4.103/m ，磁场强度通常用 H 表示。

什么叫安培定则?

答：用右手握住导线，让伸直的大拇指的方向跟电流方向一致，那么弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。

什么叫磁通?

答：磁通又叫磁通量：设在匀强磁场中有一个与磁场方向垂直的平面，磁场的磁感应强度为B，平面的面积为S，我们定义磁感应强度 B 与面积 S 的乘积，叫做穿过这个面的磁通量。

什么是定子?

答：有刷或无刷电机工作时不转的部分。轮毂式有刷或无刷无齿电机的电机轴叫做定子，此种电机可以叫做内定子电机。

什么是转子?

答：有刷或无刷电机工作时转动的部分。轮毂式有刷或无刷无齿电机的外壳叫做转子，此种电机可以叫外转子电机。

什么叫碳刷?

答：有刷电机里面顶在换相器表面，电机转动的时候，将电能通过转相器输送给线圈，由于其主要的成分是碳，称为碳刷，它是易磨损的。应定期维护更换，并清理积碳。

什么是刷握?

答：在有刷电机里面盛装并保持碳刷位置的机械导槽。

什么是换相器?

答：有刷电机里面，具有相互绝缘的条状金属表面，随电机转子转动时，条状金属交替接触电刷的正负极，实现电机线圈电流方向的正负交替变化，完成有刷电机线圈的换相。

什么是相序?

答：无刷电机线圈的排列顺序。

什么是磁钢?

答：一般用于称呼高磁场强度的磁性材料，电动车电机都采用钕铁錋稀土磁钢。

什么叫电动势?

答：由电机的转子切割磁力线而产生，其方向与外加电源相反，故称为反电动势。

什么是有刷电机?

答：电机工作时，线圈和换向器旋转，磁钢和碳刷不转，线圈电流方向的交替变化是靠随电机转动的换向器和电刷来完成的。在电动车行业有刷电机分为高速有刷电机和低速有刷电机。有刷电机和无刷电机有很多区别，从字上可以看出有刷电机有碳刷，无刷电机没有碳刷。

什么是低速有刷电机?有何特点?

答：在电动车行业中，低速有刷电机是指轮毂式低速大转矩无齿轮传动有刷直流电动机，电机定转子相对转速就是车轮的转速。定子上的磁钢为 5~7 对，转子电枢的槽数为 39~57个。由于电枢绕组固定在轮子外壳内，借助转动的外壳，热量容易散发。转动的外壳又编织着 36 根辐条，更有利热的传导。技成培训微信号值得你关注!

有刷有齿电机的特点?

答：有刷电机中因为有电刷，其主要隐患就是“电刷磨损”，用户应该注意到有刷电机又分为有齿和无齿两种。目前许多厂家选用有刷有齿电机，它是一种高速电机，所谓“有齿”就是通过齿轮减速机构，将电机转速调低(因国标规定电动车时速不得超过 20 公里，故电机转速应在 170转/每分钟左右)。由于是高速电机通过齿轮减速，其特点是启动时骑行者感觉动力强劲，而且爬坡能力较强。但是电动轮毂是封闭的，只是在出厂前加注了润滑剂，用户很难进行日常保养，而且齿轮本身也有机械磨损，一年左右因润滑不足导致齿轮磨损加剧，噪音增大，使用时电流也增大，影响电机和电池寿命。

什么是无刷电机?

由于控制器提供不同电流方向的直流电，来达到电机里面线圈电流方向的交替变化。无刷电机的转子和定子之间没有电刷和换向器。

电机如何实现换相 ?

答：无刷或有刷电机在转动时，电机里面线圈的通电方向需要交替变换，从而达到电机能连续转动。有刷电机的换相靠换相器和电刷共同完成，无刷电机靠控制器来完成。

什么是缺相?

答：无刷电机或无刷控制器的三相电路中，有一相不能工作。缺相分主相位缺相和霍尔缺相。表现为电机抖动不能工作，或转动无力且噪音大。控制器在缺相状态下工作是很容易烧毁的。

电机常见的种类有哪几种?

答：常见的电机有：有刷有齿轮毂电机、有刷无齿轮毂电机、无刷有齿轮毂电机、无刷无齿轮毂电机、侧挂电机等。

从电机的种类上怎么区分是高低速电机?

答：A 有刷有齿轮毂电机、无刷有齿轮毂电机属于高速电机;B 有刷无齿轮毂电机、无刷无齿轮毂电机属于低速电机。

电机的功率是怎么定义的?

答：电机的功率是指电机所输出的机械能与电源所提供的电能之比。

为什么要选择电机的功率?选择电机功率的意义何在?

答：电机额定功率的选择是一个很重要很复杂的问题。负载时，如果电机额定功率过大，电机就经常处于轻载运行，电机本身的容量得不到充分的发挥，变成“大马拉小车”，同时电机运行效率低、性能不好，都会增加运行费用。反过来，电机额定功率要求得小，那便是“小马拉大车”，电机电流超过额定电流，电机内耗损加大，效率低时小事，重要的是影响电机的寿命，即使过载不多，电机的寿命也会减少较多;过载较多，会破坏电机绝缘材料的绝缘性能甚至烧毁。当然，电机额定功率小，可能根本就拖动不了负载，会使电机长时间处于启动状态而过热损坏。所以应该严格按照电动车运行情况选定电机的额定功率。