微型电机基本原理

序------------------------------------------------------------------------------微型马达被开发已将有20多年的历史了，在这期间各个公司都集中全力在生产体制的确立上，花费了大量的费用和时间。但在新材料的开发和应用等基础方面研究投入不足。并且随着晶体管的发明，各种电子产品的小型化急速的实现，并且对微型马达的要求也伴随此而急速地提高。换句话来说，正因为晶体管的发明而带来了今天的马达的繁荣，这样说并不言过其是。特别是在电机、照相机同业界为首的、还有电子工业界、汽车产业界方面上都被广泛地利用。今后在微型马达新产品开发的同时也有强烈推进品质安定化的责任。微型马达是小型的，所以制造技术占据着重要的比例，另外其性质相似于钟表、照相机产业，所以作为日本产业而言是相当适合的。如此在这样的富有的环境中，对生产有着直接的关系。我们有关人员现在应该快速地确立制造技术、制造过程，完善的部分必须去做。目前微型马达的主要用途：a.用在携带的小型的录音机（录音带）上;b.用在立体录音机、盒式磁带上;c.用在8毫米摄影机上;d.用在投影机上;e.用在唱机上;f.用在各种记录机上，送记录纸用;g.用在汽车产业上;h.用在定时器上;i.用在直流伺服电机上;j.用在自动装置上;k.其他-----1．视频信号(磁带)记录器,(磁带)录像器.；2．电脑；3．照相机；4．数码相机；5．监视器；6．MD;7.CD/VCD/DVD.资料整理：匡纲要1997.10.24大连－1－PDF文件使用pdfFactory试用版本创建定义所谓微型马达就是指使用永久磁铁的超小型精密直流电机的总称。2.微型电机的特性2-1、效率好；2-2、振动杂音少；2-3、寿命长；2-4、高周波部分、可听周波部分等电气噪音少；2-5、构造上不分解，在原则上:a.含油轴承；b.一般要求电刷、整流子等故障少,用途不同;2-6、耐振性强（耐振动、耐冲击）；2-7、耐高温、耐湿性等都有要求（-20℃~45℃），还有其他一些要求。2-8、对于耐气氛性、耐压性必须考虑。3.马达与发电机的不同。构造上非常相似，一句话归纳来讲的话，就是变更为：电机（马达）：电能机械能发电机：机械能电能马达构造与各部分名称1．外装式一段定速度马达－2－PDF文件使用pdfFactory试用版本创建．内藏定速度马达1．外装式一段定速度马达(1)出力轴(2)ケ－ス侧轴承(3)硅钢片(4)ウエッジ(5)线圈(电机卷线)(6)整流子(7)整流子スリッド部(8)整流子换向片(9)油切片(10)コンミ侧轴(调节器)(11)ボ——ル硅钢片(自动调芯用)(12)直电刷弹簧(13)弯曲电刷弹簧(14)电刷支架(15)磁铁(16)スラスト.・ワッシャー(17)スラスト.・ブッシュ(18)メタル.・キャップ(19)フェルト（海绵制）(20)Eかバーベース(21)ケース.フレーム(22)1.43丸平ネジ(23)カバー.フレーム－3－PDF文件使用pdfFactory试用版本创建(24)阳极导线线ﾘｰﾄ(25)阴极导线（带有接线头的导线）ﾘｰﾄﾞ(26)接线用导线ﾘｰﾄﾞ(27)黑管(28)弹簧(29)弹簧C(30)弹簧支架C、(31)ガバナー(调节器)(32)平接点(33)カバー.弹簧（板弹簧）(34)（ベ-ク）烤制絶縁板(35)（ソリッド）固体抵抗(36)メタル.キャップ（金属制、尼龙制）(37)フェルト（海绵製）(38)电刷ャニSn60%松香ペ—スト半田盐酸Pb40%2.内藏式定速度马达①．出力轴（Eカバー側）②．ケ―ス侧的轴③．フランジ.メタル(ケース側)④．フランジ.メタル（Eカバー側）⑤．ブラシ.ホルダー⑥．ブラシ.スプリング⑦．カーボン.ブラシ⑧．コンミ側.スラスト.ワッシャー⑨．油切片⑩．整流子（11）整流子スリッド（12）线圈（13）硅钢片（14）磁铁（15）Eかバー・ベース（16）导线（17）1.4×2.5丸平小ネジ（+）（18）コンミ側.スラスト.ブッシュ（19）ガハナ―側.スラスト.ブッシュ（20）ガバナー（21）16.5Øマイラ.ワッシャー（22）ケース側.スラスト.ワッシャー（23）ケース.フレーム－4－PDF文件使用pdfFactory试用版本创建炣アウタ―ローター電子GO铁芯05线圈ツーボーモーター关于电枢转子1.构造板材冲压形成铁芯片，数枚铁芯叠在一起然后压轴形成转子，并且为了确保与线圈绝缘，在铁芯两端装绝缘体，或对铁芯实施涂层处理（流动浸渍），然后进行电机卷线。因为整流子的交替的缘故，铁心成了电磁石。由磁石的吸引和排斥而进行回转（称为转子或回转子）。2.构造上的区分2槽（狭槽）、3狭槽、4狭槽、5狭槽、7狭槽、9狭槽、等6极3极3极3.材质上的区分微型电机的线圈一般使用铜线，并实施聚氨脂树脂涂层处理。软铁铁芯的材料硅素钢板厚度一般：0.35mm,0.5mm日本：H-12,H-23，硅刚片镍合金4.硅钢片的要求条件a.透磁性高（磁性抵抗小）b.成本（价格）便宜、结实、容易工作。c.铁损耗小C-1、涡流损失C-2、磁滞损失5.硅素钢板的性质把硅素钢应用到铁芯上的时，大家认为碳的含有量约1～3%左右是很合适的。碳含有量多的话，1.抗磁力变小，2.工作性不好。--5--PDF文件使用pdfFactory试用版本创建炣涡流对策在一张铁板上由于本身诱导作用引起大的涡流，将它们变换为热能，引起大的损失。针对涡流的发生，用绝缘的薄的铁板将电抵抗搞大进行控制。7．硅钢片的形状硅钢片的形状很多，考虑到卷线的收容积和电气、磁气、机械要素，如果不设计的话，效率就会降低，如下图所示，在各个厂家表示出所采用的形状。圆形状三角形沟两端半圆形矩形型沟8.转子损失的系统表轴与轴承（轴受）的磨擦损耗机械损失整流子与电刷之间的磨擦损耗损失涡电流铁损滞后现象电磁气损失其它的磁气的损失铜损主要是由线圈面引起电气抵抗损失由整流而引起抵抗损失其它的在机械的损失上，为风损。电磁气的损失有漂游负荷损。---6---PDF文件使用pdfFactory试用版本创建炣关于电刷构造外部来的电流通过电刷输入给线圈，与整流子共同起着整流作用，其作用是将直流电压和电流引入转子。电刷用支架支撑着。1－1、保持器（电刷、支架）的构造：A、板弹簧式B、斑条弹簧式C、臂式D、沟抽动式、转动式。1－2、材质上的区分贵金属系电刷--------------银与其它的金属的合金石墨电刷整流作用非常好炭电刷黑铅电刷电流密度高很好含金属的碳式电刷带有银的碳式电刷带有铜的碳式电刷其他要求条件a.整流度高，电流密度高。b.不引起振动、压挤、故障。c.抽动音小。d.异常磨耗（初期摩耗）时间短，使之安定磨耗，在整流子表面形成安定氧化膜，称为坐乘性好。金属电刷与炭式电刷的比较电刷压力：①金属电刷—3~4G②炭式电刷—6~10G(照相机用)8~12G(音响用)如上图所示，炭电刷的接触是面接触，相反金属电刷是点接触。还有金属电刷本身的固有弹性而与整流子接触在一起，但是碳电刷因为电流密度高，所以对大电流、大出力使用场合很适合。这样凑集两者的优点而产生的金属碳电刷不久的将来我想会变成主流电刷。另一方面金属电刷具有初期特性的永续（耐圣时变化相当好）的优点，我想高级电子设备（10V）正逐渐使用此类电刷）－7－PDF文件使用pdfFactory试用版本创建炣构造与材料汇集铜片为换向片、各铜片间用云母或塑料进行绝缘。（3P、5P、7P），与电刷组合，把直流电流变为交变电流的整流作用，把它引入线圈中，有控制中心这样的作用。1－1、构造上的区分a、模制型整流子b、组立型整流子1－2材质性的区分铜系整流子银系整流子银、铜合金系整流子铑合金整流2.材质与条件因为微型马达电压特别低（1.2v~15v）,高电流密度（5~15A/cm3），所以必须选择电导率及热扩散度非常好的材料做整流子。其它的各个条件：a.在整流子表面，绝缘性氧化膜很难形成。b.不分解马达的情况下，整流子是决定马达寿命的重大原因，所以为使尽量延长寿命必须选定耐磨性与耐接触（接触抵抗经常变化）好的材料。当然加工性也必须考虑。3．整流子消除电弧方法：整流子关闭的一瞬间，线圈的感抗由于电感发生电弧，这对电刷、整流子都有损伤，并在性能上有很大的影响。为防止这一点，电容、电阻、压敏电阻片（如图所示）与线圈并列连接，电火花电弧减弱，电刷、整流子损伤少，椐此而抑制电磁波的发生。－8－d●轴换向片铜线PDF文件使用pdfFactory试用版本创建炣、油：含浸在轴承中，使轴与轴承的润滑顺利。1-2、轴：在电机的中心，将电能源变换为机械能源，作为出力口。（OUTPUT）2.根据材质进行区分2-1、油植物油内、矿物油、合成油等大量出现。一般有a、947P油。b、防锈油。c、スピンドル油d、ベロシティー油e、アンデロール油f、MobilⅠ油g、MobilⅡ油2-2、轴直径：ф0.8mm，ф1.0mm，ф1.5mm，ф2.0mm，ф2.5mm，a、SK钢b、碳素钢c、不锈钢d、轴承钢e、其他钢3、油的温度特性关于轴承1．构造起到让转子回转的顺利的主要作用，在马达中电刷、整流子、外壳、一起是最容易产生问题，也是最重要的部分。2．构造上的区分①滚珠轴承-----因为转动抵抗所以摩擦少、并且安定。但是成本也高，只使用在一部分的高级机上。②含油轴承----一般用，最常用。3．含油轴承运转中由于轴与轴承的磨擦而使轴承面发热,润滑油流出磨擦面,使磨擦很顺利,停止运转的话由于磨擦面的冷却,油收缩并吸收回到轴承内部里。这样，在使用含油轴承的作动机构中，没有必要从外部补给油，仅仅是由在含油轴承面的出入到轴承磨擦面，起到润滑作用，称为含油轴承。（其作用是一种毛细管的现象。）----9----PDF文件使用pdfFactory试用版本创建．含油轴承的构造用显微镜观察的话，如上图所示，小孔一面空，在其孔中含浸油。含油率是20~25％。（参考：J.1.S18％）这样的构造，特别厌烦的是异物、脏物。5．含油轴承的材质上的区别a、铜系（Cu-Sn,Cu-Sn-c）b、铁系（Fe-C,Fe-Cu,Fe-Pb-C）这是最一般的。(Ⅱ)6．含油轴承的形状直线型凸起型自动调芯型（球轴承）7．含油轴承含浸方法的种类a加热油中浸渍法b真空含浸法8．含油轴承的特征8－1轴承内部与外部间有空隙（通气孔）。8－2因为多孔质，强度低、硬，所以轴的溶接不好。8－3轴承内面的完成超硬，金钢石刀具完成也不能平滑。9．轴承与轴的关系如上图所示,轴承内面凸凹,轴与轴承不直接接触。另外如图所示介于油膜的润滑称为完全润滑，是理想的。10．光洁度通常称之为适当的光洁度是说5u---13u(注:1u=0.001mm),低于此值时机械损耗增大,高于此值时由于轴的不平稳而发生杂音。还有在低温场合使用的马达，即使牺牲杂音也有必要将光洁度调到15~23u的程度。这时候因为与油有着密接的关系，所以要协调步调一致。只有根据实验才能确定所追求的方法。－10－PDF文件使用pdfFactory试用版本创建．磁铁固定子又称磁石，做磁界的作用。1－1把永久磁石用在固定子上的理由。A为了小型化B与电磁石相比效率高。C不要使用电气，是经济的。1－2永久磁石的种类，大致分为：铝镍钴合金系磁石（Al,Ni,Co,Fe），铁氧体磁性系磁石（Ba,Fe,）和稀土（钕铁硼）磁性材料。1－3价格（成本）磁石在材质上非常硬、易坏。因此从加工性这方面去考虑的话，要求