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直流电机:微型有刷直流电机物理基础


  微型直流电机磁场中导体通电受力,反过来磁场中运动导体会产生感应电压,这个是微型直流电机的核心物理基础。如图所示:磁场B中的一根导体,通入电流I,那会受力F


磁场中运动的导体 


  假设一个导体在磁场B中的速度以V运动,就会产生一个电动势,如下图所示


 磁场中运动的导体 


  电动势:它是一个倾向于产生电流的一个查分势,电气里面的电势电压,电动势是有严格的独立定义。简单来说可以把电动势导体理解为一个电池,接上负载,就产生了电流,如图:


外接负载 


  这一点便是微型直流电机另一个物理基础:磁场运动的导体会感应一个电动势。但是当外接电动势和感应电动势相等时,电流就没有了,如图所示: 


外接和感应电动势相等 


  微型直流电机磁场中导体只有两个电动势,一种是感应、一种是外接的。当外部电压比感应电动势高的的时候,外接电源将会拖着导体继续运动;


  当内部感应电动势高的时候,电能就会从内部输出,同时这个电流试图降低导体的动能。就这样,能量在动能和电能之间来回变换,这就是微型直流电机的全部物理基础了。


  让通电的导体集体绕着一个轴转,就是微型直流电机。把所有的通电导体都放在一个半径上,然后再这些导体的表面施加上一个磁场,再然后给导体通电,转子就会转起来。


 一匝线圈直流电机 

 

  图为只有一匝线圈的微型直流电机,通电即可旋转,一个线圈,线圈的这端受力朝上,线圈的另一端受力朝下,正好绕着轴就可以转。只要每次电流方向给的对,它就可以一直转。


  为了保证电流方向一直能是对的,所以就有了电刷,也就是有刷直流电机,电刷是一种接触导电的机械装饰,可以是碳刷或者是贵金属,靠弹簧压在导体上从而进行形成导体接触,所以确保了电流在磁铁表面的流向始终是固定的。只要电流方向不变,微型直流电机就可以平稳的一直朝一个方向转。


130微型直流电机 


  上图是130微型直流电机横截面,像玩具车用的就是这种微型电机,基本上直流电机结构都是三个线圈,每次只有两个线圈通电,这种通过机械装置更换电流的方法较做换向。


  ​无论有刷直流电机结构是怎样的,原理都一样。这就是最早的电动机和发电机的结构,都是有刷的,这是当时人们能找到的最好的解决方案了。

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