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电机的一些感悟(看看不能换酒)

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发表于 2017-8-30 11:20:44 | 显示全部楼层 |阅读模式
此感悟大约是四五个月之前自己喝了点儿酒瞎写的,直接粘过来了,大家随便看看图个乐,没什么深度,看看能不能换到酒再喝一次



电机一开始是直流电机,用电池供电,后来有了交流,毕设所做主要是提升电机功率密度。
电机的本质,不过是两个磁场之间的相互作用罢了,相互作用来传递转速、转矩一类的能量,传递能量的同时会有损耗,损耗出在哪儿?铜耗、铁耗。
铜耗是电枢绕组发热造成的,铁耗由两个部分组成:1、磁滞损耗(永磁体上)2、涡流损耗(硅钢片上)。
要想提高电机的功率密度,无非就是要在体积不变(那样电机的重量就不会发生巨大变化)提高磁场之间相互作用的强度,同时还要注意效率避免损耗太大引起电机过热损坏
磁场由什么产生?一开始直流电机是电枢绕组,定子通直流电,转子通直流电但是用电刷换向。后来发现电刷有各种缺点,发明了交流感应电机(牵扯到了特斯拉和爱迪生的一段往事)
后来,为了取消电刷,又搞了无刷直流电机,无刷直流电机是什么,无非是把里面的转子换成了永磁体,加个永磁体的位置传感器,变成了无刷直流电机,无刷直流电机,转子一定是永磁体,因为要取消电刷吗。
但是功率一大,马上不是磁场变强就是电场变强,反正铜耗或铁耗就会增大,之后就会有热产生。有热,首先电机铜丝电阻会上升,之后铜丝上电压降就变多,之后电机机械特性就软了,这种情况在某些条件下不好,这种情况发生后电机效率还会下降,之后如果是恒功率的负载就需要增加电流(因为永磁体是无法改变的),之后电机绝缘就顺理成章的烧掉了。
所以电机的铜耗铁耗是一个巨大的问题。解决这个问题可以采用冷却,水冷、油冷、高空可以风冷、异步电机一般自己会带一个风扇冷却,土豪一般用于氢气冷却,比如发电机。其中水冷和油冷效果最好。
之后还有一个问题,就是铁磁材料磁饱和的问题。饱和之后是要影响功率密度的。所以要用新的材料。
一开始用永磁体,是为了解决电刷的问题,提高电机额定功率,后来发现电机太大,而用永磁体还可以缩小电机体积,之后就是永磁材料的一轮飞速发展,工程带动了科技。工程需求可以带来巨大投资啊,还是利益驱动,哈哈。
之后需要什么,之后提升功率密度的方法,提高槽满率,选用高质量电枢材料,选用高质量的永磁体,做空心轴,把电机外壳体不导磁部分换成铝合金的,给导磁部分磁不饱和部分打眼来减重(有水怎么办,那岂不是要再加一个防水的,那还打毛眼)。
之后就发展到了超导,超导没有铜损,好啊,随便加电流,只要冷却给到位,电流基本上随便加,这对于重要场合有重大意义,只要有性能,钱都不是问题。
超导电机分好几种。用超导材料分,由高温超导,低温超导。超导电机形式分:1有转自超导,定子铜丝(半超导)2、定子超导,转子永磁(半超导)3、定子转子都超导(全超导)
其实自己对电机好多细节上的东西根本就不懂,还是要努力继续学习。

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发表于 2017-8-30 14:04:26 | 显示全部楼层
对大侠说的“电机的本质,不过是两个磁场之间的相互作用罢了”有点不同看法,说错了,还请大伙指正。

对于直流电机,电机能转,是因为通电导体在磁场中受到洛伦兹力,而不是定子转子两个磁场的相斥相吸作用。直流电机转子磁场由于“电枢反应”,还会一定程序上削弱主磁通。


对于交流感应式电机,同样是通电导体在磁场中受到的洛伦兹力,只不过,相比于直流电机,转子上的电流是其切割定子旋转磁场而产生的。


对于反应式步进电机或开关磁阻电机,电机能转的力来自于磁阻趋于最小而产生的。


对于同步式永磁电机,才是转子永磁体一路追随定子旋转磁场的相吸作用而转动的。




点评

大侠你好,我说说我对电机的理解,其实我不认为电机的扭矩是通电导体在磁场中受洛伦兹力而得来的,当然我不是说洛伦兹力不对,我认为这个力是  发表于 2017-8-30 16:54
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发表于 2017-8-30 11:33:57 | 显示全部楼层
这个就是孤飞大侠现在面临的?
就说给自己罢
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发表于 2017-8-30 12:18:11 | 显示全部楼层
讲的不错,很好
做从未做过的事情,做一个酷炫的仔
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发表于 2017-8-30 13:05:51 | 显示全部楼层
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发表于 2017-8-30 17:07:55 | 显示全部楼层
大侠你好,我说说我对电机的理解,其实我不认为电机的扭矩是通电导体在磁场中受洛伦兹力而得来的,当然我不是说洛伦兹力不对,我认为这个洛伦兹力(回复可以打比较多的字,呵呵)只是一个等效值,其实电机真正在工作时,主磁通是不经过线圈的,是通过硅钢片的磁路(磁阻最小),只有漏磁通才可能通过线圈,但是漏磁通是不做功的,我们算扭矩的两个最主要因素是Φ(磁通量)*N(线圈匝数)I(电流有效值),这两主要因素合一起叫磁链,线圈中通的电流主要是来磁化硅钢片(软磁),让外显其对示强磁,所以最终还是两个磁场的相对作用,当然这个是我的理解,大侠有疑问我们可以一起讨论,谢谢

点评

好的,谢谢大侠,我再回去仔细读书  发表于 2017-8-31 15:12
你理解有问题啦。场的作用,不是因为它穿过导体,而是在它周围与它相互运动  发表于 2017-8-31 15:09
产生力  发表于 2017-8-31 14:36
这个就是我的疑问,我之前想了很久这个问题。然后绕在硅钢片上的线圈通入电流产生磁势F=NI来磁化硅钢片来显示磁场。然后通过两个磁场相互作用  发表于 2017-8-31 14:30
这个是受洛伦兹力,但是在实际电机中,线圈绕在硅钢片的槽中,硅钢片的齿构成主磁通的磁路,磁通量几乎全部通过磁路,而不通过通电导体  发表于 2017-8-31 14:22
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发表于 2017-9-1 23:42:17 | 显示全部楼层
电机力矩简单说就是磁场趋于对其,准确说法就是磁共能对虚位移导数。磁路会穿过磁阻最小方向。所谓电枢反应与反电动势是一回事,主要在于产生影响不同。
做从未做过的事情,做一个酷炫的仔
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发表于 2017-9-2 08:42:34 | 显示全部楼层
楼上几位再多说点呀
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 楼主| 发表于 2017-9-4 14:34:59 | 显示全部楼层
感谢各位大侠的回复,由于这几天一直比较忙,今天才能踏踏实实坐下来仔细看各位大侠的回帖

我最上面说“电机是两个磁场间的相互作用”,是我个人觉得电机旋转是定子和转子的磁场间的作用,这一点我的理解和cf806900014大侠的理解是一样的,但我突然想到一个问题,如果是这样的话,那么电机定子对转子施加力时转子上的受力物体是什么呢?是转子上的绕组还是主磁通通过的硅钢片?这个问题我一时想不明白,希望有大侠指点在下

点评

大侠有什么问题,我们可以继续讨论,大侠也可以看看电机学。顺便说一句,直流电机和交流电机分析是有区别的,呵呵  发表于 2017-9-4 16:24
就和电路是一样的性质,只是为了减少磁阻,增加磁通量与绕组的耦合,来增加能量的转换。力的产生本质上还是通电导体在磁场的作用下产生的  发表于 2017-9-4 16:21
大侠你好,我们可以一起讨论.土匪大侠是对的,之前说是两个磁场相互作用是来说服我自己的,我回去读了电机学,其实硅钢片只是作为磁路存在  发表于 2017-9-4 16:18
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 楼主| 发表于 2017-9-4 14:35:42 | 显示全部楼层
风声1923 发表于 2017-8-30 14:04
对大侠说的“电机的本质,不过是两个磁场之间的相互作用罢了”有点不同看法,说错了,还请大伙指正。

对于 ...

谢大侠回复
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