直流电机详解
直流电机种类及应用场合
直流电机种类及应用场合直流电机按照结构形式可分为刷型直流电机和无刷直流电机。
1. 刷型直流电机：刷型直流电机是通过刷子与转子之间的接触产生摩擦来实现电流的流动，进而产生转矩。
它主要由定子、转子、刷子和电枢等组成。
（1）永磁直流电机：永磁直流电机通过在转子中使用永磁体，将电能转化为机械能。
由于永磁体产生的磁场相对强大和稳定，永磁直流电机具有高效率、高转矩、高响应速度等优点，广泛应用于电动车辆、电梯、通讯设备、家用电器等领域。
（2）励磁直流电机：励磁直流电机通过外部励磁电源提供磁场，产生转矩。
励磁直流电机具有较大的输出功率和可调速范围，并且具有较好的负载自适应性能。
它广泛应用于起重机、钢铁冶金、石油化工、煤矿等行业。
（3）复合励磁直流电机：复合励磁直流电机是一种结合了永磁励磁和电磁励磁的混合励磁方式的电机。
它综合了永磁直流电机和励磁直流电机的优点，具有较高的效率、较高的输出功率和较宽的调速范围。
它主要应用于电机控制系统对输出转矩要求较高的场合。
2. 无刷直流电机：无刷直流电机使用电子换向器（称为无刷控制器）以电子方式来换向，避免了传统刷子直流电机的机械摩擦和损耗。
它由定子、转子、传感器和无刷控制器等组成。
（1）无刷直流电机：无刷直流电机具有高效率、高转矩、高速度、高精度调速性能，以及无电刷摩擦、无火花等优点。
它主要应用于机床、数控机床、工业自动化设备、航空航天设备、医疗设备等领域。
（2）无刷直流无刷电机：无刷直流无刷电机将励磁电源放到了定子中，通过在转子上使用永磁体和传感器来实现无刷控制。
它具有高效率、高转矩、高响应等优点，广泛应用于工业自动化、家电、医疗设备、新能源等领域。
总结起来，直流电机种类包括刷型直流电机和无刷直流电机。
刷型直流电机主要包括永磁直流电机、励磁直流电机和复合励磁直流电机，广泛应用于电动车辆、起重机、通讯设备等领域。
无刷直流电机主要包括无刷直流电机和无刷直流无刷电机，广泛应用于机床、工业自动化、医疗设备等领域。
直流电机ppt
电刷
换向器
直流电源(-)电刷换向器线圈工作原理
电刷
由左手定则，通电线
+
F N
I
圈在磁场的作用下， U
将受到力的作用，使
F I
线圈逆时针旋转。
–
S
换向片
图1-2 电枢线圈旋转方向示意图
电刷与电源固定联接，线圈无论怎样转动，总是上半边的电 流向里，下半边的电流向外。电刷压在换向片上。
基本结构
图1-3 直流电机剖面图
作用：整流或逆变的作用 构成：由许多具有鸽尾形的换向片叠成
直流电机的额定值
PN ：电机在铭牌规定的额定状态下运行时，电机输出功率。 对电动机而言，指轴上的输出机械功率。
U N ：额定状态下，电枢出线端电压。 IN ：电机在额定电压下运行，输出功率为额定功率时，电机
的线电流。 nN ：额定状态下运行时转子转速。
a) 电枢反应增磁
b) 电枢反应去磁
图2-3 电刷不在几何中性线上时，电枢磁动势的直轴分量
三、直流电动机基本方程
电压平衡方程
U E Ia Ra
E Cen
U ：外加电压 Ra: 绕组电阻
Ra
+
+
Ia
U
ME
–
–
图3-1 稳态运行时直流电机电路图
以上两公式反映的概念：
(1)电枢反电动势的大小和磁通、转速成正比，若想改变 E， 只能改变 或 n。
工作特性
转矩特性：Te f (P2 )
Te
T0
T2
T0
P2
：转子机械角速度
转矩特性基本呈线性关系；实
际上，P2 增大时，转速略有下 降，故曲线将略微向上弯曲。
直流电动机的概述
直流电动机的概述一、引言直流电动机(DC motor)是一种将电能转换为机械能的设备，它广泛应用于工业生产、交通运输、家用电器等领域。
直流电动机具有结构简单、转速范围广、启动和调速性能优良等特点，因此在各个行业中都有着重要的地位。
二、直流电动机的分类1.永磁直流电动机(PMDC motor)永磁直流电动机是利用永磁体产生磁场，与线圈之间的交互作用来实现转动。
它具有结构简单、体积小巧、响应快速等特点，广泛应用于家用电器和办公设备中。
2.分别励磁直流电动机(SEDC motor)分别励磁直流电动机是通过外部励磁源提供励磁电流来产生旋转力矩。
它具有高效率、高功率密度等优点，被广泛应用于工业生产领域。
3.串联励磁直流电动机(SERDC motor)串联励磁直流电动机是将线圈和外部励磁源串联在一起，通过线圈和外部励磁源的电流之和来产生旋转力矩。
它具有启动扭矩大、转速范围广等特点，被广泛应用于电动车、电动工具等领域。
4.并联励磁直流电动机(PERDC motor)并联励磁直流电动机是将线圈和外部励磁源并联在一起，通过线圈和外部励磁源的电流之差来产生旋转力矩。
它具有高效率、高功率密度等优点，被广泛应用于工业生产领域。
三、直流电动机的结构直流电动机由定子和转子两部分组成。
定子包括铁芯、线圈和端盖等组件，它们固定在外壳内。
转子由铁芯、线圈和轴等组件构成，可以在定子内自由旋转。
四、直流电动机的工作原理1.运行时当直流电源施加到线圈上时，线圈内会产生一个旋转磁场。
这个旋转磁场与永久磁体(永磁直流电动机)或者外部励磁源(分别励磁/串联励磁/并联励磁直流电动机)之间会发生相互作用，从而产生一个旋转力矩，使转子开始旋转。
2.启动时在启动时，由于线圈内没有电流，因此没有旋转磁场。
为了使电机启动，需要通过外部的助力器(如起动电阻)来产生一个初始的旋转磁场。
当转子开始旋转后，助力器逐渐减小或消失。
五、直流电动机的应用1.家用电器：吸尘器、搅拌机、风扇等。
直流电机参数_范文
直流电机参数_范文直流电机是一种常用的旋转电机，其原理是利用直流电流经过电枢和电枢磁场产生转矩，实现电能转化为机械能。
直流电机常用于家庭电器、工业设备、交通工具、船舶等领域。
直流电机的主要参数包括电压（V）、电流（I）、功率（P）、转速（N），以及负载扭矩（T）等。
1.电压（V）：直流电机的工作电压通常是提前确定的，例如12V或24V等。
电压是直流电机正常运转所必需的电能供应。
2.电流（I）：直流电机的工作电流也是提前确定的，通常电机的额定电流就是在额定负载下所消耗的电流。
电流与电机的功率直接相关，功率越大，所消耗的电流也越大。
3.功率（P）：直流电机的功率与电机的额定电流和额定电压有关，可以通过功率公式P=V*I计算得出，功率表征直流电机产生机械能的能力。
功率越大，电机的输出扭矩也越大。
4. 转速（N）：直流电机的转速是指电机旋转一周所用的时间，通常以每分钟转数（rpm）来表示。
转速与电压和负载有关，一般情况下，电机的额定转速是在额定电压下仅承受额定负载时的转速。
5.负载扭矩（T）：直流电机的负载扭矩是指电机产生的转矩大小，也可以理解为电机旋转产生的力矩。
负载扭矩是通过电机的电枢磁场和电流计算得出的，通常使用牛顿米（Nm）来表示。
在实际应用中，直流电机的参数还包括效率、启动力矩、起动电流、保护等级等。
1.效率（η）：直流电机的效率表示电机在将输入电能转化为机械能时的能量损耗情况。
效率越高，电机的能量利用率越高。
2.启动力矩（Ts）：直流电机启动力矩是指电机在正常运行前所需的扭矩大小。
启动力矩与电机的转速直接相关，需要根据负载的要求选择适当的电机启动力矩。
3.起动电流（Is）：直流电机起动电流是指电机在启动时所需的电流大小。
起动电流通常会比额定电流大，启动电流过大可能会影响电路的稳定性。
4. 保护等级（IP等级）：直流电机在设计和制造时会考虑保护等级，用来保护电机免受外部灰尘、水分等侵害。
保护等级通常以IP（Ingress Protection）标准来表示，IP等级由两个数字组成，第一个数字表示防尘等级，第二个数字表示防水等级。
初三物理直流电机结构与原理解析
初三物理直流电机结构与原理解析直流电机是一种将电能转化为机械能的电动机。
它的结构和原理相对简单，但是却广泛应用于各个领域，包括工业、交通以及家用电器等。
本文将对初三物理直流电机的结构和原理进行解析。
一、结构解析直流电机的结构主要包括电源、定子、转子、磁极和电刷等几个关键部分。
1. 电源：直流电机的电源通常为直流电源，可以是电池或者直流稳压电源。
这个电源提供了所需的直流电流。
2. 定子：定子是直流电机的固定部分，通常由绕组和铁芯组成。
绕组是由导线绕在铁芯上形成，定子的绕组通常为可与电源相连的电线。
3. 转子：转子是直流电机的旋转部分，通常由铁芯和线圈组成。
铁芯负责提供磁导路径，线圈通常为绕组，它连接在电刷上。
4. 磁极：直流电机中的磁极通常由永磁体或电磁铁组成。
磁极产生一个稳定的磁场，与转子上的线圈产生相互作用。
5. 电刷：电刷通常由碳和金属制成，与电机的转子相连。
它的作用是使电流能够流经转子上的线圈，从而产生旋转力矩。
二、原理解析直流电机的工作原理可以归结为三个基本原理，即劳伦兹力、电磁感应和电磁力。
1. 劳伦兹力：当直流电流通过转子上的线圈时，线圈内会产生一个磁场。
根据劳伦兹力定律，磁场与电流之间会相互作用，产生一个力矩。
这个力矩会使转子开始旋转。
2. 电磁感应：当直流电机运转时，转子的旋转会导致磁场的变化。
根据电磁感应定律，线圈会产生感应电动势。
这个感应电动势会与外加电源提供的电压相抵消，从而使电流维持在一个稳定的值。
3. 电磁力：在直流电机中，电流通过转子的线圈时，会产生一种力矩。
这个力矩会使转子不断旋转，并带动机械装置的运动。
三、应用解析直流电机由于结构简单、使用方便等特点，被广泛应用于各种领域。
1. 工业应用：直流电机可以用于驱动各种工业设备，如机械制造、自动化生产线等。
其结构紧凑，运行可靠，适合于高速运动和精确定位。
2. 交通应用：直流电机被用于交通工具，例如电动汽车、电动自行车等。
直流电机机械特性介绍课件
2
转子绕组： 缠绕在转子 铁芯上的线 圈，产生感
应电流
5
风扇：用于 冷却电机，
提高效率
3
换向器：将 电能转换为 机械能的关
键部件
6
端盖：保护 转子和轴承，
防止灰尘和 杂物进入
电刷结构
01 电刷的作用：将直流电引入电 机，实现电能与机械能的转换
02 电刷的种类：石墨电刷、金属 电刷等
03 电刷的安装位置：电机的转子 上或定子上
直流电机在工业设备中的应用
01
直流电机在工业机器人中的应用： 02
直流电机在数控机床中的应用：
驱动机器人关节，实现精确控制
驱动主轴，实现高精度加工
03
直流电机在自动化生产线中的应
04
直流电机在包装设备中的应用：
用：驱动传送带，实现物料输送
驱动包装机，实现快速包装
05
直流电机在食品加工设备中的应
06
03
直流电机的工作 原理是基于电磁 感应原理，通过 改变励磁电流的 大小和方向来控 制转子的转速和 转向。
04
直流电机具有结 构简单、运行可 靠、调速性能好 等优点，广泛应 用于各种电气设 备中。
直流电机的分类
按励磁方式分类： 按用途分类：
他励直流电机、 驱动直流电机、 串励直流电机、 控制直流电机、 并励直流电机 发电机
直流电转换为转子绕组中的
交流电
04
换向器的类型：机械式、电
05
换向器的性能指标：换向速
子式、磁阻式等
度、换向精度、寿命等
直流电机的特性
机械特性
直流电机的机械 特性是指电机的 转速、转矩和功 率之间的关系。
直流电机的机械 特性可以分为三 种：恒转矩特性、 恒功率特性和调 速特性。
直流电机—直流电机结构与工作原理(列车电机)
此时直流电机即为直流电动机
PART 04
总结
SUMMARY
4 总结
01
直流发电机与原动机相连，利用换向器和电刷将输入的机械功率转换电功率 为输出发电，此时电磁转矩为阻转矩；
02
直流电动机外接电源，利用换向器和电刷将输入的电功率转换为机械功率为 输出电动，此时感应电动势为反电动势。
2 直流电机的结构组成
3. 其他部分
通风器（即风扇）实现了电机的 散热冷却，保证电机的额定温升 及正常运行。
当电机旋转时，风扇将冷却的空 气吸入电机对换向器、励磁绕组、 电枢铁心和电枢绕组冷却，然后 再经风扇经出风口排出机外。
直流电机的工作原理
CONTENTS
1
直流电机简单模型 SIMPLE MODEL OF DC MOTOR
3 直流电动机工作原理
当电枢转过90°，电刷不与换向片接 触，而与换向片间的绝缘片相接触， 此时线圈中没有电流流过，故电磁转 矩为0。
但由于惯性，电枢仍能转过一个角度， 电刷A、B则又将分别与换向片2、1 接触。
3 直流电动机工作原理
线圈中又有电流i流过，此时，导体ab、cd 中电流改变了方向，即为b→a,d→c,且导 体ab转到S极下，ab所受的电磁力f方向从 左向右，cd转到N极下，cd所受的电磁力f 方向从右向左。
03Biblioteka 直流电机具有可逆性，是发电机和电动机的总称。
直流电机定子的作用是产生 磁场和作为电机的机械支撑， 主要由
机座
主磁极
换向极
电刷装置
…
2 直流电机的结构组成
机座兼起机械支撑和导磁磁路两个作 1 用。机座通常为铸钢件，也有釆用钢
直流电机的工作原理及调速特性
直流电机的磁场
直流电机通过磁场来传递能量， 磁场由励磁绕组通电产生。
磁场的方向与电流方向有关， 改变电流方向可以改变磁场方 向，从而实现电机的旋转。
磁场强度和电流大小成正比， 改变电流大小可以改变磁场强 度，从而影响电机的转矩和转 速。
电源引入。
02
直流电机的调速特性
调速方式与特性
调速方式
直流电机可以通过改变输入电压 、电流或电枢回路电阻等方式进 行调速。
调速特性
调速过程中，电机的转速与输入 电压、电流或电枢回路电阻成正 比，因此可以通过改变这些参数 来调节电机的转速。
调速电路与控制
调速电路
调速电路主要由电源、控制器、电机和反馈装置等组成，控制器根据输入信号 和反馈信号来调节电机的输入电压或电流，从而实现对电机转速的控制。
直流电机的工作原理
当直流电流通过电枢绕组时，产生磁 场，该磁场与主磁极相互作用，产生 转矩，从而使转子转动。
直流电机具有恒定磁场和可变电枢反 应两种工作状态，其工作特性与电枢 电流的大小和方向有关。
直流电机的应用场景
直流电机广泛应用于工业自动化、交通运输、医疗器械等领域，如电动工具、电 动汽车、电梯等。
VS
智能控制技术
智能控制技术如模糊控制、神经网络控制 等在直流电机控制中得到广泛应用。这些 技术能够实现自适应控制和自主学习，提 高直流电机的智能化水平和适应性。
直流电机在新能源领域的应用
风力发电
直流电机在风力发电领域的应用逐渐增多， 特别是在直驱式风力发电机组中，直流电机 作为发电机和驱动电机得到广泛应用。其优 点在于结构简单、维护方便和可靠性高等。
直流电机的工作原理及特性
直流电机的工作原理及特性直流电机是一种将电能转化为机械能的装置，它的工作原理和特性主要包括：电动力原理、结构特点、性能特点和应用范围。
一、工作原理：直流电机的工作原理基于安培力和洛伦兹力的相互作用。
当电流通过电机的线圈时，电流会产生磁场。
根据安培力的原理，电流会受到磁场的力作用，使得电流所在的导线在磁场中受到力的作用。
而洛伦兹力的原理则指出，当有导体在磁场中运动时，导体内的电荷会受到磁场的力的作用。
由此可知，当电流通过电机的线圈时，线圈会在磁场的作用下受到力，并因此产生旋转运动。
具体来说，直流电机由定子和转子两部分组成。
定子由绕组组成，绕组将通电产生的磁场产生在空间中。
转子是电机的旋转部分，它由磁场通过的线圈和电刷组成。
当电流通过绕组时，线圈产生磁场，并与定子磁场相互作用，使得转子发生旋转运动。
电刷则负责将电流引入转子的线圈中，使得线圈能够保持旋转。
二、特性：1.转速可调性：直流电机的转速可以通过调节电压或改变转子绕组的连接方式来实现。
这使得直流电机具有广泛的应用场景，可以应对不同转速需求的工作环境。
2.启动性好：由于直流电机的转子线圈本身具有自感性，当通电时产生的感应电动势可以帮助电机启动。
因此，直流电机的启动过程相对较容易。
3.负载适应性强：直流电机对负载的适应能力较强，即使在大负载情况下，电机的转速和车速相对稳定，不易受到负载的干扰。
4.转矩密度高：与其他类型的电机相比，直流电机的转矩密度较高，能够在相同体积和重量的情况下提供更大的转矩输出。
5.快速动态响应：直流电机具有快速动态响应的特点，可以在瞬间从静止状态加速到工作状态，并且变速过程平稳。
6.易于控制：直流电机可以通过斩波调速、串联调速、分级调速等方式进行控制，实现精确的速度和转矩调节。
三、应用范围：直流电机广泛应用于各个领域，包括工业生产、交通运输、家用电器等。
1.工业生产：直流电机在机床、起重设备、工作台、输送机和机器人等工业设备中得到广泛应用，用于提供驱动力和转矩。
直流电机的基础知识-第一部分
直流电机的基础知识/第一部分——直流电机的结构和控制原理4.1 直流电机的结构和控制原理1、直流电机的工作原理概述：在电力拖动领域，随着变频器的出现形成交流调速技术的日渐成熟和低成本化，在不断侵蚀着直流调速的“地盘”，但直到今天，直流调速仍固守着日渐缩小的“阵地”。
直流电机具有调速性能好、调速方便平滑，调速装置简单、调范围广等特点，能承受频繁冲击负载、过载能力强（由变频器和交流电机构成的交流调速系统，还有一定差距），能实现频繁速启、制动及逆向旋转，能满足各种机械负载的特性要求。
直流电机的最大缺点，是因碳刷换向器的滑动电接触方式和整体结构交流电动机更为复杂等原因造成的维护工作量较大，需定期更换碳刷等。
图4-1 直流电动机的实物图直流电机的结构比交流电动机复杂得多，主要由：1）主磁极。
由主磁极铁芯及套装在铁芯上的励磁线圈构成，作用是建立主磁场；2）机座。
为主磁路的一部分，同时构成电机的结构框架，由厚钢板或铸钢件构成；3）电枢铁芯。
为电枢绕组的支撑部件，也为主磁路的一部分，由硅钢片叠压而成；4）电枢绕组。
直流电机的电路部分，由绝缘的圆形或矩形截面的导线绕成；5）换向器。
由许多鸽形尾的换向片排列成一个圆筒、片间用V形云母绝缘，两端再用两个形环夹紧而构成。
用作直流发电机时，称整流子，起整流作用；用于直流电动机时，用于（逆变）换向；6）电刷装置。
由电刷、刷盒、刷杆和连线等构成，是电枢电路的引出（或引入）装置。
7）换向极。
由铁芯和绕组构成，起改善换向，气隙磁场匀称等作用。
直流电机是将电源电能转变为轴上输出的机械能的电磁转换装置。
由定子绕组通入直流励磁电流，产生励磁磁场，主电路引入直流电源，经碳刷（电刷）传给换向器，再经换向器将此直流电转化为交流电，引入电枢绕组，产生电枢电流（电枢磁场），电枢磁场与励磁磁场合成气隙磁场，电枢绕组切割合成气隙磁场，产生电磁转矩。
这是直流电机的基本工作原理。
图4-2 直流电机的（物理）结构模型上图为简单的两极直流电机模型，由主磁极（励磁线圈）、电枢（电枢线圈）、电刷和换向片等组成。
直流电机的原理和应用
直流电机的原理和应用1. 直流电机的原理直流电机是一种将电能转化为机械能的装置。
它基本上由电枢、磁极和机械负载三个主要组成部分构成。
1.1 电枢电枢是直流电机的主要电流通路，由导电材料制成。
它通常由一个或多个线圈组成，线圈上通有直流电流。
当直流电流通过线圈时，会在电枢中产生一个磁场。
1.2 磁极磁极是直流电机的主要磁场产生部分，通常由永磁体或电磁铁组成。
当电枢中的电流通过线圈时，会在磁极中产生一个磁场。
磁极的磁场与电枢的磁场相互作用，产生电机的转矩。
1.3 机械负载机械负载是直流电机输出转矩的目标和载体。
它可以是风扇、泵、机床等各种不同的装置。
机械负载的大小和特性会影响直流电机的运行性能。
1.4 工作原理当直流电流通过电枢时，电枢会产生一个磁场。
同时，磁极的磁场与电枢的磁场相互作用，产生一个力矩使电机转动。
电机的转动产生功率输出，驱动机械负载工作。
2. 直流电机的应用直流电机在各个领域都有广泛的应用，包括但不限于以下几个方面：2.1 工业领域直流电机广泛应用于各种工业设备中，如大型机床、冶金设备、化工设备等。
直流电机在工业领域的应用主要是因为其较大的转矩、可靠性和可调速等优点，可以满足各种工况的要求。
2.2 交通运输直流电机在交通运输领域有着重要的应用，如电动汽车、电动自行车等。
直流电机在交通运输领域的应用主要是因为其高效、低噪音和环保等特点。
2.3 家用电器直流电机在家用电器中也有广泛应用，如电扇、洗衣机、吸尘器等。
直流电机在家用电器中的应用主要是因为其低功耗、高效率和可靠性等优点，能够提供良好的用户体验。
2.4 新能源直流电机在新能源领域有着重要的应用，如风力发电、太阳能发电等。
直流电机在新能源领域的应用主要是因为其高效能转换和可靠性等特点，能够有效利用可再生能源。
3. 总结直流电机是一种将电能转化为机械能的装置，在工业、交通运输、家用电器和新能源等领域都有广泛的应用。
理解直流电机的原理和应用，有助于我们更好地应用和改进直流电机技术，并推动科技的进步。
直流电机基本知识--ppt课件
直流电机的优缺点
优点：
直流发电机的电势波形较好，电磁干扰较小。 直流电动机的调速范围宽广，调速特性平滑。 直流电动机过载能力较强，起动和制动转矩较大。
缺点：
由于存在换向器，其制造、维护复杂，价格较高。
4
主要内容
1 直流电机的工作原理、主要结构、 额定值 2直流电机的电枢绕组 3直流电机的电枢反应 4电枢绕组感应电动势和电磁转矩 5直流电机换向
11
15.1直流电机的工作原理、主要结构、额定值
一、直流电机工作原理 （二）直流电动机工作原理
左 手 定 则
12
n逆时针转向
n逆时针转向
15.1直流电机的工作原理、主要结构、额定值
一、直流电机工作原理 （二）直流电动机工作原理
电动机运行关键：要使电枢受到一个方向不变的电磁转 矩，即当线圈边在不同极性的磁极下时受到的电磁转矩 方向不变。
若电机实槽数为Q，虚槽数为Qu，
41
15.2直流电机电枢绕组
一、电流电枢绕组基本知识
3. 元件数、换向片数与虚槽数 每一元件有两个圈边， 每一换向片上接有两个圈边， 每一虚槽内放置有两个圈边， 元件数S等于换向片数K，也等于虚槽数
42
15.2直流电机电枢绕组
一、电流电枢绕组基本知识
4. 元件、极距与节距 (1) 元件：构成绕组的线圈称为绕组元件，分单匝和多 匝两种。元件的首末端：每一个元件均引出两根线与换 向片相 连，其中一根称为首端，另一根称为末端。 (2) 极距：是指相邻两个主磁极轴线沿电枢表面之间的距 离，用τ表示，
39
15.2直流电机电枢绕组
一、电流电枢绕组基本知识
现代直流电机为双层绕组，元件一个边放在某一 槽的上层，称为上层边，另一个边则放在另一槽的下 层，称为下层边。
直流电机讲解
电动机：T与n方向相同，为拖动转矩。
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直流电机
(2) 感应电动势
1) 产生
电枢旋转 n
磁 场Φ 2) 大小
e →∑e →E
每个导体：e=Blv
导体切割磁场线的线速度： 电动势：E=2Ne=2NBlv
v=
2R 60
n=
2p
60
n
= 2N·Φl
·l ·26p0
n
=
4pN 60
Φn
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直流电机
电磁关系
直流电
交流电
流 换向 流 Φ
克服
电磁转矩 (拖动转矩)
机械负
旋转
载
反电动 势
做功
在直流电动机中，换向器和电刷的共同作用： ①将刷间的直 流 电 逆 变 成 线圈 中 的 交 流第电2页；/共69页
直流电机
直流发电机的工作原理
N － E ＋
S
N
－ E ＋
S
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直流电机
电磁关系
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直流电机
第20页/共69页
直流电机
4. 电磁转矩和感应电动势
(1)电磁转矩
1)产生
电枢电流 i
磁
场Φ
2) 大小 电磁力：F = B l i
F →T
平均磁密：
每根导线上电磁力所形成的
电磁转矩：FR
Φ
B= l
B
极距
R
l
第21页/共69页
直流电机
电枢绕组串联总匝数：N 电枢绕组并联支路数：2a 总导体数：2N· 2a = 4aN 电枢的周长：2R = 2p 电磁转矩：T = 4aN ·FR
什么是直流电机直流电机的工作原理
什么是直流电机直流电机的⼯作原理 直流电机是指能将直流电能转换成机械能(直流电动机)或将机械能转换成直流电能(直流发电机)的旋转电机。
那么你对直流电机了解多少呢?以下是由店铺整理关于什么是直流电机的内容，希望⼤家喜欢! 直流电机的组成结构 直流电机的结构应由定⼦和转⼦两⼤部分组成。
直流电机运⾏时静⽌不动的部分称为定⼦，定⼦的主要作⽤是产⽣磁场，由机座、主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装置等组成。
运⾏时转动的部分称为转⼦，其主要作⽤是产⽣电磁转矩和感应电动势，是直流电机进⾏能量转换的枢纽，所以通常⼜称为电枢，由转轴、电枢铁⼼、电枢绕组、换向器和风扇等组成。
定⼦ (1)主磁极 主磁极的作⽤是产⽣⽓隙磁场。
主磁极由主磁极铁⼼和励磁绕组两部分组成。
铁⼼⼀般⽤0.5mm～1.5mm厚的硅钢板冲⽚叠压铆紧⽽成，分为极⾝和极靴两部分，上⾯套励磁绕组的部分称为极⾝，下⾯扩宽的部分称为极靴，极靴宽于极⾝，既可以调整⽓隙中磁场的分布，⼜便于固定励磁绕组。
励磁绕组⽤绝缘铜线绕制⽽成，套在主磁极铁⼼上。
整个主磁极⽤螺钉固定在机座上， (2)换向极 换向极的作⽤是改善换向，减⼩电机运⾏时电刷与换向器之间可能产⽣的换向⽕花，⼀般装在两个相邻主磁极之间，由换向极铁⼼和换向极绕组组成。
换向极绕组⽤绝缘导线绕制⽽成，套在换向极铁⼼上，换向极的数⽬与主磁极相等。
(3)机座 电机定⼦的外壳称为机座。
机座的作⽤有两个： ⼀是⽤来固定主磁极、换向极和端盖，并起整个电机的⽀撑和固定作⽤; ⼆是机座本⾝也是磁路的⼀部分，借以构成磁极之间磁的通路，磁通通过的部分称为磁轭。
为保证机座具有⾜够的机械强度和良好的导磁性能，⼀般为铸钢件或由钢板焊接⽽成。
(4)电刷装置 电刷装置是⽤来引⼊或引出直流电压和直流电流的。
电刷装置由电刷、刷握、刷杆和刷杆座等组成。
电刷放在刷握内，⽤弹簧压紧，使电刷与换向器之间有良好的滑动接触，刷握固定在刷杆上，刷杆装在圆环形的刷杆座上，相互之间必须绝缘。
直流电动机基本理论知识
直流电动机的基本结构直流电机的结构是多种多样的，但任何直流电机都包括定子部分和转子部分，这两部分间存在着一定大小的气隙，使电机中电路和磁场发生相对运动。
直流电机定子部分主要由主磁极、电刷装置和换向极等组成，转子部分主要由电枢绕组、换向器和转轴等构成。
结构图如图2-1。
图2-1直流电机结构图1-电刷；2-磁轭；3-永久磁钢；4-极靴；5-电枢绕组；6-内磁轭1．定子部分（1）主磁极: 其作用是产生磁场。
通常用厚1-1.5mm的低碳钢片叠装而成。
在磁极铁心上绕有励磁绕组，整个磁极利用螺杆固定在磁轭上。
（2）换向极: 其作用是改善换向，使电机运行时电刷下不产生有害的火花。
换向极也是由铁心及绕组组成，换向极绕组与电枢绕组串联。
（3）机座: 机座分磁轭和底脚两部分。
磁轭的作用是固定主磁极和换向极，是磁路的一部分。
底脚起支撑和固定整台电机的作用。
机座一般式用铸钢铁制造或钢板焊接而成。
2．转子部分（1）电枢铁心:电枢铁心是磁路的一部分，表面开槽以嵌放电枢绕组，为减少铁耗，采用0.35-0.5mm厚的涂有绝缘漆的硅钢片叠压而成，固定在转子支架或转轴上。
（2）电枢绕组:电枢绕组由许多按一定规则连接起来的线圈组成，是通过电流和产生电动势的关键性部件。
线圈用带绝缘的圆形或矩形截面的导线绕成。
嵌放在电枢铁心表面的槽内直流电机采用双层绕组，每槽内的线圈边分上、下两层，上下层之间及线圈于铁心之间都是要可靠绝缘。
槽口用槽契压紧，再用钢丝或玻璃丝带扎紧，大型电机中，绕组伸出槽外的端接部分应扎紧在支架上。
直流电动机的工作原理电动机是一种把电能转变为机械能的机械。
它的基本原理是利用带电导体和磁场间的相互作用而把电能变为机械能。
电动机结构主要包括两部分：转子和定子。
转子为电动机的旋转部分，由转轴座组成，导体绕组的排列方式决定电动机的类型及其特性。
绝大多数的电动机都须作连续的转运动的电磁力形成一种方向不变的转矩，才能构成电动机。
两磁极间装着一个可以转动的铁质圆柱体，圆柱体的表面上固定着一个线圈。
第01讲直流电机的原理和结构
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电枢的位置问题
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直轴：磁极中线 交轴或中轴：几何中性线 电刷与连接几何中性线上 的线圈的换向片相接触时， 可引出最大电势。
第 01 讲 直流电机的原理和结构
1. 直流电机的原理 2. 直流电机的结构 3. 直流电机的铭牌值
1. 直流电机的原理
直流电机概述
实现直流电能与机械能相互转换的设备。
直流电动机具有良好的起动、调速和制动性能。广
泛应用于国民经济的各个领域。
直流发电机能产生高质量的直流电源，在许多特殊
场合使用。 直流电机的缺点是结构复杂、体积大、成本高。
电刷两端施加的直流电。 电枢线圈或导体中流通的是交流电。 换向器的作用是逆变。
直流发电机电势波形的改善
原理发电机产生的电势波形不如人意。 可以通过增加电枢线圈数目和使电枢线圈分布来 改善波形。
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早期的环形直流电机
直流电机简介
3、换向器
换向器也是直流电机的重要部件，在发电机中可将电枢绕组中交 变电流转换成电刷上的直流，起整流作用；而在直流电动机中将电刷 上的直流变为电枢绕组内的交流，即起逆变作用。
换向器由许多换向片组成，片间用云母绝缘，电枢绕组的每个线圈 的两端分别接到两个换向片上。
直流电机换向器
三、励磁方式
1、他励直流电动机 励磁绕组与电枢绕组无电
的联接关系，而由其他直流电源 供电的直流电机电枢电流等于负 载电流
Ia I
2、并励直流电动机
励磁绕组与电枢绕组 并联，电流间的关系：
对电动机 I Ia I f
3、串联直流电动机
励磁绕组与电枢绕 组串联，电流关系：
I Ia I f
c)串励式
返回
导体受力为：f bli 方向由左手定则判断。
作用在线圈上的转矩 M 2 f D / 2 bliD
要保持转矩的方向不变，应保持各极下导 体中的电流方向不变，因此流过线圈中的电流 方向必须及时的加以变换，即进行所谓“换 向”，为此必须增加换向装置。
2、直流发电机的工作原理
直流发电机的工作原理，就 是把电枢线圈中感应的交变电动 势靠换向器的作用，从电刷端引 出时变为直流电动势，如上图所 示模型中,电刷上不加直流电压， 用原动机拖动电枢按逆时针方向 旋转,根据电磁感应定律，导体ab 和cd分别切割不同极下的磁力线 而感应电动势。
直流电机简介 直流电机的工作原理和基本结构
直流电机是一种实现直流电பைடு நூலகம்与机械能相互转换的机械装 置。
直流发电机：机械能
直流电能
直流电动机：直流电能
机械能
一、电流电机的工作原理
1、直流电动机的工作原理 我们首先分析一个简单的物理模型，图
一分钟介绍直流电机的基本结构
一分钟介绍直流电机的基本结构
直流电机是一种常见的电动机，其基本结构包括定子、转子、永磁体和复合结
构等多个部分。
下面将对它们的作用和组成进行简单介绍。
定子
定子是直流电机的固定部分，通常由一组线圈或绕组组成。
当电流通过定子时，会在定子线圈产生磁场。
定子线圈的数量和排列方式决定了定子的电极性。
转子
转子是直流电机的旋转部分，通常采用串联直流电动机。
它由一组导体组成，
这些导体被包裹在定子的磁场内，并沿着磁场旋转。
当电流通过转子时，会产生一个旋转磁场。
永磁体
永磁体是直流电机的磁性组成部分，它通常由强磁性材料制成，如铁氧体、钕
铁硼等。
永磁体的作用是产生一个强磁场，从而使转子可以旋转。
复合结构
复合结构指的是直流电机中同时包含了直流电动机和永磁体的结构。
这种结构
通常采用分散式铁心和永磁体组成，其中铁心固定在电机的外部，而永磁体则被安装在铁心上。
以上介绍了直流电机的基本结构和组成部分，希望对读者能够有所帮助。
如果
您对直流电机有更深入的了解，也可以针对不同的领域加以应用。
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二、直流电动机的工作原理
导体受力的方向用左手定则确定。 这一对电磁力形成了作用于电枢一 个力矩，这个力矩在旋转电机里称 为电磁转矩，转矩的方向是逆时针 方向，企图使电枢逆时针方向转动。 如果此电磁转矩能够克服电枢上的 阻转矩（例如由摩擦引起的阻转矩 以及其它载转矩），电枢就能按 逆时针方向旋转起来。
图1.4 直流电动机原理模型
因此，电枢一经转动，由于换向器配合电刷对电流 的换向作用，直流电流交替地由导体 ab和cd 流入，使 线圈边只要处于N 极下，其中通过电流的方向总是由电 刷A 流入的方向，而在S 极下时，总是从电刷 B流出的 方向。这就保证了每个极下线圈边中的电流始终是一 个方向，从而形成一种方向不变的转矩，使电动机能 连续地旋转。这就是直流电动机的工作原理。
在图1.1所示瞬间，导 体a b 、c d 的感应电动 势方向分别由 b指向 a 和由d 指向 c 。这时电 刷 A呈正极性,电刷B 呈 负极性。
图1.1 直流发电机原理模型
当线圈逆时针方向旋转180°时， 这时导体c d 位于N 极下，导体a b 位 于S 极下，各导体中电动势都分别改 变了方向。
一、定子部分
直流电机定子部分主要由主磁极、换向极、机座和电刷装 置等组成。
图1.6 直流电机的主磁极 1—主极铁心；2—励磁绕组；3—机座；4—电枢
二、转子部分
直流电机转子部分主要由电枢铁心和电枢绕组、换向 器、转轴和风扇等组成。
图1.7 直流电机的电枢 1—转轴；2—轴承；3—换向器； 4—电枢铁心；5—电枢绕组；6—风扇；7—轴承
图1.3 直流电动机的原理模型
当电枢转了180°后，导体 cd转到 N极下，导体ab转到S极 下时，由于直流电源供给的电 流方向不变，仍从电刷 A流入 ，经导体cd 、ab 后，从电刷B 流出。这时导体cd 受力方向变 为从右向左，导体ab 受力方向 是从左向右，产生的电磁转矩 的方向仍为逆时针方向。
1.1.3 名牌数据及主要系列
每台直流电机的机座外表面上都钉有一块所谓铭牌， 上面标注着一些叫做额定值的铭牌数据，它是正确选择和 合理使用电机的依据。 PN U N I N (1)额定功率 PN U N I N N （2）额定电压 IN （3）额定电流 nN （4）额定转速 （5）励磁方式和 I fN 额定励磁电流
图1.2 直流发电机原理模型
从图看出，和电刷 A接触的导体永远位 于 N极下，同样，和电刷 B接触的导体永远 位于S 极下。因此，电刷 A始终有正极性， 电刷 B始终有负极性，所以电刷端能引出方 向不变的但大小变化的脉振电动势。如果电 枢上线圈数增多，并按照一定的规律把它们 连接起来，可使脉振程度减小，就可获得直 流电动势。这就是直流发电机的工作原理。
电机课件
学习情境三十：直流电机的基本工作原理与结构
机电学院 徐鹏
1.1.1 直流电机的工作原理
一、直流发电机工作原理 直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应的交 变电动势，靠换向器配合电刷的换向作用，使之从电刷 端引出时变为直流电动势的原理。 感应电动势的方向按右手定则确定（磁感线指向手心， 大拇指指向导体运动方向，其他四指的指向就是导体中感 应电动势的方向。）
长期过载或欠载运行都不好。为此选择电机时 ，应根据负载的要求，尽量让电机工作在额定状 态。
一般用途 的直流电 机
直流电动机的铭牌举例
电枢铁心长度序号
机座 代号
设计序号 第3次改型 设计
UN
有些物理量虽然不标在铭牌上，但它们也是额定值， 例如在额定运行状态的转矩、效率分别称为额定转矩、额 定效率等。
直流电机运行时，若各个物理量都与它的额定 值一样，就称为额定运行状态或额定工况。在额 定状态下，电机能可靠地工作，并具有良好的性 能。
但实际应用中，电机不总是运行在额定状态。 如果流过电机的电流小于额定电流，称为欠载运 行，长期欠载，电机没有得到充分利用，效率降 低，不经济。超过额定电流，称为过载运行。长 期过载有可能因过热而损坏电机。
1.1.2
直流电机的主要结构
直流电机的工作原理仅仅揭示了如何利用基本电 磁规律以实现机电能量转换的道理，但是要将其付 诸应用，直流电机必须具有能满足电磁和机械两方 面要求的合理的结构型式。直流电机的结构型式是 多种多样的。
图1.5 小型直流电机的结构剖面图 1—换向器；2—电刷装置；3—机座；4—主磁极； 5—换向极；6—端盖；7—风扇；8—电枢绕组；9—电枢铁心