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生活中其實(shí)馬達(dá)的身影無(wú)處不在，例如小孩的玩具、男人的剃須刀還有電吹風(fēng)，只要拆開(kāi)看看，都能看見(jiàn)馬達(dá)的身影。 而其中的一類就是有刷直流電機(jī)，自從1831年法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)后不久，第一臺(tái)電機(jī)就出現(xiàn)了。至此，盡管馬達(dá)的結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了各類各樣的變化，甚至越來(lái)越復(fù)雜，但是馬達(dá)的核心原理始終沒(méi)有改變。 在有刷電機(jī)中，主要的結(jié)構(gòu)就是定子、轉(zhuǎn)子和電刷。在電機(jī)內(nèi)部，有兩個(gè)固定的磁體裝在電機(jī)機(jī)身上，分別為N極和S極，由于其固定不動(dòng)，因此稱之為“定子”；中間可轉(zhuǎn)動(dòng)的部分則稱之為“轉(zhuǎn)子”，轉(zhuǎn)子主要由定子鐵芯和線圈組成。 線圈一般由銅線按照特定的方向纏繞在定子鐵芯上而成，銅線包有塑料外殼。當(dāng)接通電源時(shí)，線圈內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生電流。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，通電導(dǎo)線能產(chǎn)生磁場(chǎng)。利用右手定則，四指彎曲指向電流的方向，大拇指所指的方向就是N極，另一端就是S極。 大家都知道，磁場(chǎng)有一個(gè)特性，那就是同性相斥，異性相吸（Okex感覺(jué)這點(diǎn)倒跟人類一樣）。由于定子和轉(zhuǎn)子的磁極相同，相互排斥，此時(shí)轉(zhuǎn)子就會(huì)旋轉(zhuǎn)。但是當(dāng)轉(zhuǎn)到一定位置時(shí)，定子和轉(zhuǎn)子兩頭都是相反的磁極了，當(dāng)兩頭吸引力相同時(shí)，轉(zhuǎn)子就會(huì)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。 為了能讓轉(zhuǎn)子持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，這就需要換向片和電刷了。 在轉(zhuǎn)子上，固定有有兩個(gè)相互分離的弧形銅片，它連接著線圈，這就是換向片。而電刷則由石墨制成，緊貼著換向片，固定在馬達(dá)外殼上，直接連接電源。 當(dāng)接通電源時(shí)，電流不再直接到線圈上，而是先經(jīng)過(guò)電刷到達(dá)換向片，然后進(jìn)入線圈，此時(shí)轉(zhuǎn)子才開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)子和定子的磁極出于相吸狀態(tài)時(shí)，電刷正好處于換向片的空隙處，電流無(wú)法傳遞到換向片上，也就無(wú)法到達(dá)線圈，線圈則失去了磁性。但是轉(zhuǎn)子會(huì)在慣性的作用下繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)后，電刷會(huì)重新與換向片接觸通電，但電刷接觸的換向片已經(jīng)變成另一個(gè)了，此時(shí)線圈內(nèi)的電流方向就會(huì)發(fā)生改變，轉(zhuǎn)子兩端的磁性則會(huì)改變，進(jìn)而繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，如此往復(fù)，形成連續(xù)的轉(zhuǎn)動(dòng)。 最基礎(chǔ)的原理展示只有兩組線圈，這樣間隔較大，轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)到不同位置時(shí)，磁場(chǎng)是不同的，因此轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)忽快忽慢，是不穩(wěn)定的。Okex了解到為了增加轉(zhuǎn)動(dòng)的穩(wěn)定性，可以增加線圈的數(shù)量來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。例如一些玩具內(nèi)的馬達(dá)轉(zhuǎn)子裝有三組線圈和三個(gè)換向片，這樣連接起來(lái)則會(huì)更緊密，轉(zhuǎn)動(dòng)更平穩(wěn)。 那么馬達(dá)的轉(zhuǎn)速又跟什么有關(guān)系呢？ 轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的乘積就是輸出功率，而輸出功率又為電壓和電流的乘積。要想提高轉(zhuǎn)速就需要提高輸出功率，也就是要提高電壓和電流。理論上，只要電流和電壓足夠高，轉(zhuǎn)速就可以足夠快。但是在電機(jī)中往往會(huì)有一些制約的因素影響到轉(zhuǎn)速。而對(duì)有刷電機(jī)來(lái)說(shuō)，當(dāng)達(dá)到5000rmp時(shí)，就已經(jīng)很厲害了。如果轉(zhuǎn)速過(guò)高，電刷是受不了的。因此，電刷是制約有刷電機(jī)的一個(gè)主要零件。 | 
發(fā)表于 2022-6-15 13:22:18
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