电机如何旋转 电机的旋转原理是什么

  世界上功率消耗量的近一半是由电机消耗，因此在解决世界能源问题上，电机的高效率化被称为是最有效的措施。

  一般情况下指将磁场内电流流通产生的力转变为旋转动作，在广义范围内还包括直线动作。

  按电机驱动的电源种类，可分为DC电机和AC电机。而 根据电机旋转原理，大致可分为以下几种。（特殊电机除外）

  首先，为了便于后续电机原理说明，我们来回顾一下有关电流、磁场和力的基本定律/法则。虽然有一种怀旧的感觉，但如果平时不常使用磁性元器件，就很容易忘记这些知识。

  例如，当考虑到旋转角度仅为θ的状态时，与b和d成直角作用的力为sinθ，因此a部分的转矩Ta由以下公式表示:

  该公式不仅适用于矩形，也适用于圆形等其他常见形状。电机就是利用了该原理。

  在带旋转轴的永久磁铁周围，①旋转磁铁（使产生旋转磁场），②则根据 N极与S极异极相吸、同级相斥原理，③带旋转轴的磁铁将旋转。

  导线中流过电流使其周围产生旋转磁场（磁力）从而磁铁旋转，实际上与此是一样的动作状态。

  另外，将导线绕成线圈状，则磁力被合成，形成大的磁场通量（磁通量），产生N极和S极。

  在此，作为旋转电机的实际方法，介绍利用三相交流和线圈制造旋转磁场的方法。

  如上所述，缠绕铁芯的线°配置U相线圈、V相线圈、W相线圈，电压高的线圈产生N极，电压低的线圈产生S极。

  各相位按正弦波变化，因此各线圈产生的极性（N极、S极）和其磁场（磁力）将发生变化。

  此时，单看产生N极的线圈，按U相线圈→V相线圈→W相线圈→U相线圈依次变化，从而发生旋转。

  下图中给出了步进电机、有刷直流（DC）电机、无刷直流（DC）电机这三种电机的大概构造和对比。这些电机的基本组成部件主要为线圈、磁铁和转子，另外由于种类不同，又分线圈固定型和磁铁固定型。

  以下为与示例图相关的结构说明。由于更细致地划分的话，还可能存在其他结构，因此请理解本文中介绍的是大框架下的结构。

  这里的有刷直流电机的磁铁在外侧固定，线圈在内侧旋转。由电刷和换向器（commutator）负责向线圈供电和改变电流方向。

  由于马达电机种类不同，即使基本组成部件相同其结构也有不同。具体将在各部分进行详细说明。

  下面是经常在模型中使用的有刷直流电机的外观，以及普通的两极（2个磁体）三槽（3个线圈）型电机的分解示意图。也许很多人都有拆卸电机、拿出磁铁的经验。

  可以看到有刷直流电机的永磁体是固定的，有刷直流电机的线圈可以绕内部中心旋转。固定侧称为“定子”，旋转侧称为“转子”。

  旋转中心轴的外围有三个换向器（用于电流切换的弯曲金属片）。为了避免彼此接触，换向器之间间隔120°（360°÷3枚）配置。换向器随着轴的旋转而旋转。

  一个换向器连接有一个线圈端和另一个线圈端，并且三个换向器和三个线圈作为电路网形成一个整体（环形）。

  两个电刷被固定在0°和180°处，以便与换向器接触。外部直流电源与电刷相连接，电流按电刷→换向器→线圈→电刷的路径流动。

  线圈A在最上方，将电源连接到电刷，设左侧为（+），右侧为（-）。大电流从左电刷通过换向器流到线圈A。这是线圈A的上部（外侧）变为S极的结构。

  而由于线从左电刷流向线圈B和线圈C的方向与线圈A相反，因此线圈B和线圈C的外侧变为弱N极（在图中用略小字母表示）。

  从③到④上侧的线圈持续受到向左动的力，下部的线圈持续受到向右动的力，并继续逆时针方向旋转

  在线°旋转到③和④状态下，当线圈位于中心水平轴上方时，线圈的外侧变为S极；当线圈位于下方时变为N极，并且反复该运动。

  换句话说，上侧线圈反复受到向左动的力，下侧线圈反复受到向右动的力（均为逆时针方向）。这使转子始终逆时针旋转。

  如果将电源连接到相对的左电刷（-）和右电刷（+），则线圈中会产生方向相反的磁场，因此施加到线圈上的力的方向也相反，变为顺时针旋转。

  此外，当断开电源时，有刷电机的转子会因没有了使之继续旋转的磁场而停止旋转。

  左侧是用来旋转光盘播放设备中的光盘的主轴电机示例。共有三相×3共9个线圈。右侧是FDD设备的主轴电机示例，共有12个线）。线圈被固定在电路板上，并缠绕在铁芯上。

  在线圈右侧的盘状部件是永磁体转子。外围是永磁体，转子的轴插入线圈的中心部位并覆盖住线圈部分，永磁体围绕在线圈的外围。

  该内部结构简图是结构很简单的2极（2个磁体）3槽（3个线圈）电机示例。它类似于极数和槽数相同的有刷电机结构，但线圈侧是固定的，磁体可以旋转。当然，没有电刷。

  在这种情况下，线圈采用Y形接法，使用半导体元件为线圈供给电流，根据旋转的磁置来控制电流的流入和流出。在该示例中，使用霍尔元件来检测磁体的位置。霍尔元件配置在线圈和线圈之间，根据磁场强度检测产生的电压并用作位置信息。在前面给出的FDD主轴电机的图像中，也可以看到在线圈和线圈之间有用来检测位置的霍尔元件（线圈的上方）。

  霍尔元件是众所周知的磁传感器。可将磁场的大小转换为电压的大小，并以正负来表示磁场的方向。下面是显示霍尔效应的示意图。

  霍尔元件利用了“当电流IH流过半导体并且磁通B与电流成直角穿过时，会在垂直于电流和磁场的方向上产生电压VH”的这种现象，美国物理学家Edwin Herbert Hall（埃德温·赫伯特·霍尔）发现了这种现象并将其称为“霍尔效应”。产生的电压VH由下列公式表示。

  如公式所示，电流越大，电压越高。常利用这个特性来检测转子（磁体）的位置。

  下面将按照步骤①～⑥来说明无刷电机的旋转原理。为了易于理解，这里将永磁体从圆形简化成了矩形。

  ①在三相线点钟方向上，线点钟方向上，线极永磁体的N极在左侧，S极在右侧，并且可以旋转。

  使电流Io流入线，以在线圈外侧产生S极磁场。使Io/2电流从线流出，以在线圈外侧产生N极磁场。

  在对线的磁场进行矢量合成时，向下产生N极磁场，该磁场是电流Io通过一个线倍大小，与线倍。这会产生一个相对于永磁体成90°角的合成磁场，因此可以产生最大扭矩，永磁体顺时针旋转。

  ②在旋转了30°的状态下，电流Io流入线，使线中的电流为零，使电流Io从线流出。

  线的外侧变为S极，线的外侧变为N极。当矢量合成时，产生的磁场是电流Io通过一个线）倍。这也会产生相对于永磁体的磁场成90°角的合成磁场，并顺时针旋转。

  当根据旋转位置减小线的流入电流Io、使线的流入电流从零开始增加、并使线的流出电流增加到Io时，合成磁场也顺时针旋转，永磁体也继续旋转。

  ※假设各相电流均为正弦波形，则此处的电流值为Io × sin(π⁄3)=Io × √3⁄2 通过磁场的矢量合成，得到总磁场大小为一个线 倍。当各相电流均为正弦波时，无论永磁体的位置在哪，矢量合成磁场的大小均为一个线倍，并且磁场相对于永磁体的磁场成90°角。

  ③在继续旋转了30°的状态下，电流Io/2流入线流入线，电流Io从线流出。

  线的外侧变为S极，线的外侧也变为S极，线的外侧变为N极。当矢量合成时，产生的磁场是电流Io流过一个线倍（与①相同）。这里也会产生相对于永磁体的磁场成90°角的合成磁场，并顺时针旋转。

  这样，如果不断根据永磁体的位置依次切换流入线圈的电流，则永磁体将沿固定方向旋转。同样，如果使电流反向流动并使合成磁场方向相反，则会逆时针旋转。

  下图连续显示了上述①～⑥每个步骤的每个线圈的电流。通过以上介绍，应该可以理解电流变化与旋转之间的关系了。

  步进电机是一种可以与脉冲信号同步准确地控制旋转角度和转速的电机，步进电机的也称为“脉冲电机”。由于步进电机无需使用位置传感器仅通过开环控制即可实现准确的定位而被广泛用于需要定位的设备中。

  在外观示例中，给出的是HB（混合）型和PM（永磁）型步进电机的外观。在中间的结构图给出的也是HB型和PM型的结构。

  步进电机是线圈固定、永磁体旋转的结构。右侧的步进电机内部结构概念图是使用两相（两组）线圈的PM电机示例。在步进电机基本结构示例中，线圈配置在外侧，永磁体配置在内侧。线圈除了两相外，还有三相和五相等相数较多的类型。

  有些步进电机具有其他不同的结构，但是为了便于介绍其工作原理而在本文中给出了基本结构的步进电机。通过本文希望了解步进电机基本上采用线圈固定、永磁体旋转的结构。

  下面使用下图来介绍步进电机的基本工作原理。这是上面两相双极型线圈每一相（一组线圈）的励磁示例。该图的前提是状态从①到④变化。线圈分别由线和线组成。另外，电流箭头表示电流流动方向。

  通过电子电路按照上述①至④的顺序切换流过线圈的电流，即可使步进电机旋转。在该示例中，每一次开关动作会使步进电机旋转90°。另外，当使电流不断流过某一线圈时，可以保持停止状态并使步进电机具有保持转矩。顺便提一下，如果将流过线圈的电流顺序反过来，则可以使步进电机反向旋转。

  1886 年，德国人戴姆勒发明了最早的汽车座椅，和常规家用座椅一样，椅子由靠背和坐垫组成，坐垫底下是棉花等软性填充物。 汽车发展至百年以来，座椅技术不断演变，专利主要围绕电动调节、人机工程、乘坐安全等方面，除了沃尔沃在 1998 年推出头颈保护系统外，所有科技创新基本都是以供应商为主导。专利主要集中在丰田纺织、弗吉亚等公司手里。 有趣的是，作为一家科技数码公司，苹果近日发布了一项关于汽车座椅的专利。苹果造车的传闻由来已久，一项名为“泰坦计划”的内部项目已经是公开的秘密。项目细则具体是造车还是自动驾驶，苹果三缄其口，外界更是猜测不断。 不管 Apple Car 是否存在，可以肯定的是苹果在汽车业务上野心，从最近的这项座椅

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  步进电机有四相(A-B-C-D) 正向转动思路为A→B→C→D 反向转动思路为D→C→B→A 通过给每一相轮流供电，实现电机轴的360度转动 、、以下代码可直接复制使用： #include reg52.h #define uchar unsigned char //宏定义 把unsigned char简写为uchar #define uint unsigned int // 把unsigned int 简写为uint uint i,j; //定义全局变量,执行电机for循环转动时间需要用到 sbit A1 = P1^0; //定义给步进电机四相连接的IO口 sbit B1 = P1^1;

  （5线）正反转 代码以及接线图 /

  0 引言 伴随着城市化进程，人们生活的交通距离不断扩大，代替燃油汽车和自行车的电动车的普及大幅度的提高了电力资源的利用效率，促进了国民经济的健康发展。电动自行车以电力作动力，骑行中不产生污染，无损于空气质量。从改善人们的出行方式、保护环境和经济条件许可情况等因素综合来看，电动自行车目前乃至今后都有着广阔的发展空间。电动自行车所用直流电机分为有刷电机和无刷电机两种。其中有刷电机控制较简单。但其易磨损的电刷带来维修保养工作量相对较大、使用寿命相对较短等缺点。而直流无刷电机本身没有易磨损部件，电机寿命长，维修保养工作量小。但直流无刷电机采用电子换向原理工作，其控制过程比有刷电机复杂得多，因此对控制器质量的要求也高得多。 目前电动

  控制器检测 /

  摘要：介绍一种取代传统电机起动装置的数字式智能电机控制模块，内容包括其系统构成、主要功能、实验情况及在实际中的应用。 关键词：移相调控；单片机；电压斜坡起动；限流起动；软停车；节能运行 1 概述 众所周知，三相交流异步电动机以其低成本，高可靠性和易维护等优点而在各行业中得到了广泛的应用。但是，它在直接起动时，存在着很大的缺点：首先，它的起动电流高达额定电流的5～7倍，既对电网造成了很大的冲击，又影响了电器控制设备的使用寿命，甚至影响到其它电气设备的正常运行；其次，起动转矩可达正常转矩的2倍，这会对负载产生冲击，增加传动部件的磨擦和额外维护。为此，出现了三相异步电动机降压起动设备。 图1 智能电机控制模块结构图 传统的降压起动有以下几

  //*************************************************************************** // // 文 件 名: download.c // // // 目标对象: AT89S52 // // 编 译 器: ISP // // 功能描述: 下料部单独控制程序 // // 修改版本: 0.0 // // 创建日期：2009-03-09 // //***************************************************************************

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