h 宫8 电机学概论 1.电机学的研究对象 2.电机运行的本质 3.电机的分类 4.电机的主要材料及特性 5.电机的应用领域 2022-3-12 1
2022-3-12 1 1. 电机学的研究对象 2. 电机运行的本质 3. 电机的分类 4. 电机的主要材料及特性 5. 电机的应用领域
1.电机学的研究对象 ·电机学研究 。电能与机械能相互转换的装置 一一电 机； 。交流电压/电流变换装置一 变压器； o 电信号与机械信号转换机构一一控制 电机。 ·电机学是研究变压器和电机的结构 与行为的理论和方法 本课程主要研究通用旋转电机知 力变压器。特种电机、特种变压器 2和控制电机仅介绍概念，2不作为教
2022-3-12 2 电机学研究 ◦ 电能与机械能相互转换的装置——电 机； ◦ 交流电压／电流变换装置——变压器； ◦ 电信号与机械信号转换机构——控制 电机。 电机学是研究变压器和电机的结构 与行为的理论和方法。 本课程主要研究通用旋转电机和电 力变压器。特种电机、特种变压器 和控制电机仅介绍概念，不作为教 学内容要求
2.电机运行的本质 电机是电能与机械能相互转换的装 置； 电机包含静止不动的定子和运动的 动子，定子和动子之间有间隙，称 为气隙；动子可以通过机械滑动接 触或悬浮系统稳定； 电能与机械能转换需要依靠由定子 和动子共同产生气隙磁场为媒介。 电机运行的本质是定子和动子两◆ 磁场相互作用的结果，类似两 极相互作用，定子和动子磁场的极 2022-3-1 对数必须相同，而日空间必须保挂
2022-3-12 3 电机是电能与机械能相互转换的装 置； 电机包含静止不动的定子和运动的 动子，定子和动子之间有间隙，称 为气隙；动子可以通过机械滑动接 触或悬浮系统稳定； 电能与机械能转换需要依靠由定子 和动子共同产生气隙磁场为媒介。 电机运行的本质是定子和动子两个 磁场相互作用的结果，类似两个磁 极相互作用，定子和动子磁场的极 对数必须相同，而且空间必须保持 相对静止
3.电机的分类 宫8 根据能量转换形式分类 。电动机：电能转换成机械能； 0 发电机：机械能转换成电能； ·根据电流形式分类 。直流、交流电机 ·根据机械运动方式分类 。旋转、直线、平面、球型、振动电机 ·根据磁场方向分类 。径向、轴向、横截、混合电机。 根据材料特性分类 。永磁、非晶合金、形状记忆合金、压电陶瓷 磁流体电机。 2022-3-12 4
2022-3-12 4 根据能量转换形式分类 ◦ 电动机：电能转换成机械能； ◦ 发电机：机械能转换成电能； 根据电流形式分类 ◦ 直流、交流电机 根据机械运动方式分类 ◦ 旋转、直线、平面、球型、振动电机 根据磁场方向分类 ◦ 径向、轴向、横截、混合电机。 根据材料特性分类 ◦ 永磁、非晶合金、形状记忆合金、压电陶瓷、超导、 磁流体电机
旋转电机的分类 宫8 →电励磁有刷直流电机 +有刷直流电机一，永磁有刷直流电机 +有刷励磁同步电机 →电励磁同步电机无刷励磁同步电机 旋转电机一 面装式永磁同步电机 →同步电机→永磁同步电机 +内置式永磁同步电机 +无刷直流电机 +混合式永磁同步电机 →交流电机一 →磁阻同步电机 →无刷双馈异步电机 +鼠笼式异步电机一 →异步电机 +感应电材 →绕线式异步电机一 +有刷双债异戏电 2022-3-12 5
2022-3-12 5 旋转电机的分类 旋转电机 同步电机 异步电机 电励磁有刷直流电机 交流电机 有刷直流电机 无刷直流电机 电励磁同步电机 永磁同步电机 磁阻同步电机 有刷励磁同步电机 无刷励磁同步电机 面装式永磁同步电机 内置式永磁同步电机 混合式永磁同步电机 鼠笼式异步电机 绕线式异步电机 无刷双馈异步电机 有刷双馈异步电机 感应电机 永磁有刷直流电机
4.电机的主要材料及特性 主要材料 。磁性材料 ·聚磁，减小磁路磁阻；励磁，增强磁场； 。导电材料 ·电功率转换，电流流通路径，减小电阻； 09 绝缘材料 防止电场击穿短路；安全防护，防止触电与人 身伤害； 。冷却材料 ·散热，防止电机过热， 影响绝缘和电使寿 命 2022-3-12 6 机械支撑和紧固材料
2022-3-12 6 4.电机的主要材料及特性 主要材料 ◦ 磁性材料 聚磁，减小磁路磁阻；励磁，增强磁场； ◦ 导电材料 电功率转换，电流流通路径，减小电阻； ◦ 绝缘材料 防止电场击穿短路；安全防护，防止触电与人 身伤害； ◦ 冷却材料 散热，防止电机过热，影响绝缘和电机使用寿 命 ◦ 机械支撑和紧固材料 电机形成整体
磁性材料Fe,Ni,Co及其合金 三8 磁性材料分类 。软磁性材料 ·特点：磁性强弱取决于外磁场； ·电工主要软磁材料 ·硅（矽/电工）钢片：有趋向，无趋向 ·非晶合金：铁基，钴基，纳米微晶 ·纯铁 ·坡莫合金 。硬磁性材料 ·特点：一旦磁化，磁性强弱取决于外磁路： ·电工主要硬磁材料 ·钕铁硼：烧结，粘结 ·钐钴 2022-3-12 ·铁氧体 7
2022-3-12 7 磁性材料Fe,Ni,Co及其合金 磁性材料分类 ◦ 软磁性材料 特点：磁性强弱取决于外磁场； 电工主要软磁材料 硅（矽／电工）钢片：有趋向，无趋向 非晶合金：铁基，钴基，纳米微晶 纯铁 坡莫合金 ◦ 硬磁性材料 特点：一旦磁化，磁性强弱取决于外磁路； 电工主要硬磁材料 钕铁硼：烧结，粘结 钐钴 铁氧体 铝镍钴
磁性材料Fe,Ni,Co及其合金 宫8 磁性材料特性 。磁化特性 ·初始磁化曲线 。磁滞回线与磁滞损耗 。涡流与涡流损耗 2022-3-12 8
2022-3-12 8 磁性材料 Fe,Ni,Co及其合金 磁性材料特性 ◦ 磁化特性 初始磁化曲线 ◦ 磁滞回线与磁滞损耗 ◦ 涡流与涡流损耗
磁性材料特性 宫8 (1)磁化特性 B=0 磁性材料内部存在很小 的磁化区域，称为磁畴： 0 没有磁化前，磁畴是杂 乱排列的，对外不显示 磁性； 0 随着外磁场的引入和增 强，磁畴之间的畴壁开 始移动，与外磁场方向 一致的磁畴增大，相反 的则缩小，同时伴有磁 化翻转和畴壁消失现象； 2022-3-12 当外磁场足够强时，磁 9 化方向开始与外磁场对
2022-3-12 9 磁性材料特性 （1）磁化特性 ◦ 磁性材料内部存在很小 的磁化区域，称为磁畴； ◦ 没有磁化前，磁畴是杂 乱排列的，对外不显示 磁性； ◦ 随着外磁场的引入和增 强，磁畴之间的畴壁开 始移动，与外磁场方向 一致的磁畴增大，相反 的则缩小，同时伴有磁 化翻转和畴壁消失现象； ◦ 当外磁场足够强时，磁 化方向开始与外磁场对 齐而达到稳定饱和状态； HHH=0
磁性材料特性 8 初始磁化B-H曲线分三 B=m(H+M) 段 L=B/H oa段 +B ·H较小，B增加缓慢； C ab段 b ·H增加不多，B迅速增大； bc段 ·H继续增大，B增加不多。 磁导率曲线u-H a 0 磁化强度M与磁场强度H是非线性关 0 系，因为存在交换耦合、去磁场和磁 化动态； 初始磁化线和磁导案 0 磁导率先增加后减小，进入饱和后磁 2022-3-12 导率显著减小。 10
2022-3-12 10 磁性材料特性 初始磁化B-H曲线分三 段 ◦ oa段 H较小，B增加缓慢； ◦ ab段 H增加不多，B迅速增大； ◦ bc段 H继续增大，B增加不多。 磁导率曲线 －H ◦ 磁化强度M与磁场强度H是非线性关 系，因为存在交换耦合、去磁场和磁 化动态； ◦ 磁导率先增加后减小，进入饱和后磁 导率显著减小。 H B 0 b a c 初始磁化曲线和磁导率 B = m0 (H + M) B/H