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微型直流電機(jī)磁場(chǎng)中導(dǎo)體通電受力,反過(guò)來(lái)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓,這個(gè)是微型直流電機(jī)的核心物理基礎(chǔ)。如圖所示:磁場(chǎng)B中的一根導(dǎo)體,通入電流I,那會(huì)受力F
假設(shè)一個(gè)導(dǎo)體在磁場(chǎng)B中的速度以V運(yùn)動(dòng),就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電動(dòng)勢(shì),如下圖所示
電動(dòng)勢(shì):它是一個(gè)傾向于產(chǎn)生電流的一個(gè)查分勢(shì),電氣里面的電勢(shì)電壓,電動(dòng)勢(shì)是有嚴(yán)格的獨(dú)立定義。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)可以把電動(dòng)勢(shì)導(dǎo)體理解為一個(gè)電池,接上負(fù)載,就產(chǎn)生了電流,如圖:
這一點(diǎn)便是微型直流電機(jī)另一個(gè)物理基礎(chǔ):磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體會(huì)感應(yīng)一個(gè)電動(dòng)勢(shì)。但是當(dāng)外接電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等時(shí),電流就沒(méi)有了,如圖所示:
微型直流電機(jī)磁場(chǎng)中導(dǎo)體只有兩個(gè)電動(dòng)勢(shì),一種是感應(yīng)、一種是外接的。當(dāng)外部電壓比感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)高的的時(shí)候,外接電源將會(huì)拖著導(dǎo)體繼續(xù)運(yùn)動(dòng);
當(dāng)內(nèi)部感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)高的時(shí)候,電能就會(huì)從內(nèi)部輸出,同時(shí)這個(gè)電流試圖降低導(dǎo)體的動(dòng)能。就這樣,能量在動(dòng)能和電能之間來(lái)回變換,這就是微型直流電機(jī)的全部物理基礎(chǔ)了。
讓通電的導(dǎo)體集體繞著一個(gè)軸轉(zhuǎn),就是微型直流電機(jī)。把所有的通電導(dǎo)體都放在一個(gè)半徑上,然后再這些導(dǎo)體的表面施加上一個(gè)磁場(chǎng),再然后給導(dǎo)體通電,轉(zhuǎn)子就會(huì)轉(zhuǎn)起來(lái)。
圖為只有一匝線圈的微型直流電機(jī),通電即可旋轉(zhuǎn),一個(gè)線圈,線圈的這端受力朝上,線圈的另一端受力朝下,正好繞著軸就可以轉(zhuǎn)。只要每次電流方向給的對(duì),它就可以一直轉(zhuǎn)。
為了保證電流方向一直能是對(duì)的,所以就有了電刷,也就是有刷直流電機(jī),電刷是一種接觸導(dǎo)電的機(jī)械裝飾,可以是碳刷或者是貴金屬,靠彈簧壓在導(dǎo)體上從而進(jìn)行形成導(dǎo)體接觸,所以確保了電流在磁鐵表面的流向始終是固定的。只要電流方向不變,微型直流電機(jī)就可以平穩(wěn)的一直朝一個(gè)方向轉(zhuǎn)。
上圖是130微型直流電機(jī)橫截面,像玩具車(chē)用的就是這種微型電機(jī),基本上直流電機(jī)結(jié)構(gòu)都是三個(gè)線圈,每次只有兩個(gè)線圈通電,這種通過(guò)機(jī)械裝置更換電流的方法較做換向。
?無(wú)論有刷直流電機(jī)結(jié)構(gòu)是怎樣的,原理都一樣。這就是最早的電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu),都是有刷的,這是當(dāng)時(shí)人們能找到的最好的解決方案了。
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