直流电机1
直流电动机第一章第2节
• 第六步：放置电刷。在展开图中，直流电机的电 刷与换向片的大小相同，电刷数与主磁极数相同， 放置电刷时应使正负电刷间的感应电动势最大， 或被电刷短路的元件感应电动势最小。当把电刷 放置在主磁极的几何中心线处，被电刷短路元件 的感应电动势为零，同时正负电刷间的电动势也 最大。电枢按图示方向转动，电刷间的电动势方 向根据右手定则可判定为A1、A2为正，B1、B2 为负。单迭绕组的完整展开图见图1.12。 • 在实际生产过程中，直流电机电刷的实际位置是 电机制造好后通过实验的方法确定的。
原理：串联电阻分压比变化。 如图1.20所示，正常时线圈电阻 较小，可变电阻R电压降大，电压表指 示值较小。若线圈出现断路故障，所 有电压均降落在线圈上，电压表指示 为电源电压值，故能判断故障在线圈。
• 因此，由上式可得换向节距为 • K 1 yk • （1-10） P • 在上式中，正负号的选择首先应满足使yK为整 数，其次考虑选择负号。选择负号时的单波绕组 称为左行绕组，左行绕组端部迭压少。单波绕组 的合成节距与换向节距相同，即第二节距y2 • y2 y1 y • （1-11）
绕组画法和节距
电枢绕组大多做成双层绕组，将线圈的一个有 效边放在槽的上层，称做上层边（画成实线）；另 一个有效边放在有一定距离的另一槽的下层，称做 下层边（画成虚线），如图1.11所示。
图1.11 绕组画法和节距
1.2 直流电机的电枢绕组
电枢绕组的线圈数和换向片数、槽数之间应 有如下的关系：因为每一个线圈有两个边，而每 一换向片总是把一个线圈的尾端与紧跟的另一个 线圈的首端焊接在一起，因此，线圈数与换向片 数相等；如果电枢铁心每个槽内只安排一个上层 边和一个下层边（称为一个单元槽），这样，线 圈数又与单元槽数相等。由此可知，一台直流电 机的线圈数S与换向片数K、槽数Z之间有如下关 系 S=K=Z （1-3）
直流电机的工作原理
直流电机的工作原理
直流电机是一种将直流电能转换为机械能的电动机。
它由一个主磁极和一个旋转的线圈组成，通过施加直流电流来产生磁场，进而驱动电机转动。
当直流电流通过主磁极时，产生的磁场会与线圈的磁场相互作用。
根据洛伦兹力原理，当线圈中的电流与磁场垂直时，会受到一个力的作用，导致线圈开始旋转。
具体来说，当线圈通电时，通过线圈的电流会产生一个磁场。
如果线圈的形状或者绕组方式是螺线形，那么产生的磁场会比较均匀。
主磁极上也有一个恒定的磁场。
当线圈与主磁极的磁场相互作用时，就会产生一个力，使得线圈开始旋转。
根据电流的方向不同，线圈可能会顺时针旋转或逆时针旋转。
为了保持电机的连续旋转，需要不断地改变线圈中电流的方向。
通常使用一个称为换向器的装置来完成这个任务。
换向器会在线圈旋转到一定角度时，改变电流的方向，使其继续受到力的作用，推动电机持续旋转。
总的来说，直流电机的工作原理是通过电流在磁场中产生的相互作用力，将电能转换为机械能，实现电机的旋转运动。
第1章 直流电机的结构与工作原理
（3）额定电流ＩＮ 指在额定情况下，电机流出或流入的电流，单位为A 。 直流发电机额定电流为 直流电动机额定电流为
1.3 直流电机的铭牌数据及主要系列
同直流发电机相同，实际的直流电动机的电枢并非单一线圈，磁极也并非一对。
*
电枢绕组是直流电机的核心部分。无论是发电机还是电动机，感应电动势和电磁转矩都在电枢绕组中产生，电枢绕组是实现机电能量转换的枢纽，电枢绕组的名称由此而来，并为此把直流电机的转子称为电枢。
1.2.1 基本知识
第一章 直流电机的结构与工作原理
1.2直流电机的电枢绕组
1.3直流电机的铭牌数据及主要系列
1.1直流电机的结构与工作原理
*
1.1 直流电机的结构与工作原理
1.1.1 直流电机的结构
电枢铁芯
电枢绕组
换向磁极
主磁极
电刷装置
机座
端盖
定子
转子
换向器
转轴
轴承
直 流 电 机
*
1.1 直流电机的结构与工作原理
1.2 直流电机的电枢绕组
*
单叠绕组是指元件的首端和末端分别接到相邻的两片换向片上，下一个元件叠在前一个元件之上。
1.单叠绕组的链接规律 绘制展开图的步骤是： 第一步：计算绕组的各节距。包括 、y、y1。 第二步：画槽、画元件，按顺序编号。每槽用两条短线表示，实线表示上层，虚线表示下层。注意：实线上的标号既表示槽号又表示元件号，同时还表示该元件的上层边所在的位置。
1.1 直流电机的结构与工作原理
*
2. 直流电动机工作原理
把电刷A、B接到直流电源上，电刷A接正极，电刷B接负极。此时电枢线圈中将电流流过。如右图。
直流电动机是将电能转变成机械能的旋转机械。
直流电机介绍
一、直流电机的磁路
图1.16 直流电机空载时的磁场分布示意图 1— 极靴；2—极身；3—元子磁轭；
4—励磁绕组；5—气隙；6—电枢齿；7—电枢磁轭
0
考虑到电机的运行性能 和经济性，直流电机额定运 行的磁通额定值的大小取在 磁化曲线开始弯曲的地方图 中的a点（称为膝部）。
N
A
If0 If
0
I fN F f 0 IN
图1.18 电机的磁化曲线
§1.3.2 直流电机负载时的磁场
负载时的气隙磁场将由励磁磁通势和电枢磁通势共同作 用所建立。
一、电枢磁通势和电枢磁场
图1.2 直流发电机原理模型
Hale Waihona Puke 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。
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。
直流电动机的铭牌举例
§1.2
§1.2.1 直流电枢绕组基本知识 §1.2.2 单迭绕组 §1.2.3 单波绕组简介
§1.2.1 直流电枢绕组基本知识
电枢绕组是直流电机的一个重要部分，电机中机电能量的转换就是通 过电枢绕组而实现的，所以直流电机的转子也称为电枢。
直流电机的分类
直流电机的分类直流电机是一种将直流电能转换为机械能的设备，广泛应用于工业生产、交通运输、家用电器等领域。
根据不同的特点和应用需求，直流电机可以分为多种分类。
本文将详细介绍直流电机的几种常见分类。
1. 按励磁方式分类1.1 永磁直流电机（Permanent Magnet DC Motor）永磁直流电机是利用永磁体产生恒定磁场的直流电机。
它具有结构简单、起动扭矩大、响应快等优点，广泛应用于家用电器、办公设备等领域。
根据永磁体的材料不同，永磁直流电机又可分为硬磁材料和软磁材料两种类型。
1.2 励磁直流电机（Separately Excited DC Motor）励磁直流电机是通过外部提供励磁电源来产生磁场的直流电机。
它具有调速范围广、稳态性能好等特点，常用于工业自动化控制系统中。
1.3 刷激励直流电机（Brush Excitation DC Motor）刷激励直流电机是利用刷子和电枢之间的接触产生激励电流的直流电机。
它具有结构简单、成本低廉等优点，但刷子与电枢之间的摩擦容易产生火花，寿命较短。
刷激励直流电机在一些特定场合中被替代。
2. 按电枢绕组连接方式分类2.1 直流串联电机（Series DC Motor）直流串联电机是将电枢绕组与励磁绕组串联连接的直流电机。
它具有起动扭矩大、转速随负载变化较小等特点，常用于起动扭矩要求较高的场合，如起重机、风力发电等。
2.2 直流并联电机（Shunt DC Motor）直流并联电机是将电枢绕组与励磁绕组并联连接的直流电机。
它具有转速稳定、调速范围广等特点，常用于需要稳定转速和调速性能较好的场合，如印刷机、纺织设备等。
2.3 直流复合绕组电机（Compound DC Motor）直流复合绕组电机是将电枢绕组与串联励磁绕组和并联励磁绕组相结合的直流电机。
根据串联励磁绕组和并联励磁绕组的连接方式不同，直流复合绕组电机又可分为串励复合绕组电机和并励复合绕组电机两种类型。
第1章 直流电机的基础知识
C m = 9.55C e
直流电动机额定转矩：
TN
PN = 9 . 55 nN
TN:额定转矩(N.m) PN:额定功率(W) nN:额定转速(r/min)
补充：直流电动机中，转子旋转起来会切割磁力线，产生感 补充 应电动势，这被称为电枢电动势Ea，判断它的方向与电源输 入的电流方向相反，称为反电动势 直流发电机中，电枢绕组中有了感应电流，在磁场中又 会受到电磁力的作用，电磁力所形成的电磁转矩T与转子的 运动方向相反，阻碍运动，被称为制动转矩（或阻转矩） 在工作原理中重要的两个参数的不同作用 ： 直流电动机 直流发电机 T 驱动转矩 阻转矩 Ea 反电动势 相当于直流电源
1.2 直流电机的励磁方式和铭牌
一、直流电机的励磁方式 1．励磁方式：直流电机的励磁绕组的供电方式。 2．直流电机种类：按励磁方式分为有（1）他励直流电机； （2）并励直流电机；（3）串励直流电机；（4）复励直流 电机等四种。
二、直流电机的铭牌 每台直流电机的机座上都有一个铭牌，其上标有电机型 号和各项额定值，用以表示电机的主要性能和使用条件。
2．直流电动机输入的电功率为： P1=UIa=（Ea+IaRa）Ia=EaIa+Ia2Ra=Pm+ Pcu 上式说明：输入的电功率一部分被电枢绕组消耗 （电枢铜损）一部分转换成机械功率（电磁功率）。 3．直流电动机输出的机械功率为： P2=Pm-PFe-Pem-PS=Pm-P0-PS=P1-∑P 4．直流电动机的效率为：
3、电机的特点： 可逆性——看外部条件 ，发电机一般接负载；电 动机一般接电源。
4、直流电机转子电动势 1）概念 转子电动势：转子绕组切割磁力线而产生的感应电动势。 2）表达式 每根导体的感应电动势： e = BLv e:感应电动势(V) B:电磁感应强度(T) L:每根导体的有效长度(m) v:转子转动线速度(m/s)
第1章直流电机
1.1 直流电机的基本工作原理与结构 1.2 直流电机电枢绕组简介 1.3 直流电机的电枢反应 1.4 直流电机的电枢电动势和电磁转矩 1.5 直流电机的换向 1.6 直流发电机 1.7 直流电动机
思考题与习题
第1章 直流电机
1.1 直流电机的基本工作原理和结构
测速
电源
励磁机 伺服
第1章 直流电机
合成磁势曲线
饱和时磁阻 不为常数不 能简单叠加
电枢磁场磁通 密度分布曲线
Bx
主磁场的 磁通密度 分布曲线
B0 x
Bax
不饱和两条曲线逐点叠 加后得到负载时气隙磁 场的磁通密度分布曲线
物理中性线偏离几何中性线
第1章 直流电机
二、当电刷不在几何中性线上时
电刷从几何中性线偏 移 角，电枢磁动势 轴线也随之移动 角，如图(a)(b)所示。
第1章 直流电机
1.1.1 直流电机的主要结构
第1章 直流电机
直流电机截面图
第1章 直流电机
直流电机主磁极
第1章 直流电机
换向极
换向极是安装 在两相邻主磁 极之间的一个 小磁极，它的 作用是改善直 流电机的换向 情况，使电机 运行时不产生 有害的火花。
第1章 直流电机
电刷装置
电刷装置—— 电刷装置是电 枢电路的引出 （或引入）装 置
电机运行时，所有物理量与额定值相同——电机运 行于额定状态。电机的运行电流小于额定电流——欠载 运行；运行电流大于额定电流——过载运行。长期欠载 运行将造成电机浪费，而长期过载运行会缩短电机的使 用寿命。电机最好运行于额定状态或额定状态附近，此 时电机的运行效率、工作性能等比较好。
第1章 直流电机
第1章 直流电机
直流电机工作原理简述
直流电机工作原理简述
直流电机是一种常见的电动机，工作原理是利用直流电流通过电枢产生磁场，与永磁体的磁场作用而旋转。
其主要构成部分包括电枢和永磁体。
电枢是电机的转子，由许多绕组组成。
当直流电流通过电枢绕组时，产生的磁场与永磁体的磁场相互作用，产生力矩。
这个力矩使得电机转子开始旋转。
永磁体是电机的定子，由永磁材料制成。
永磁体产生的磁场始终保持不变，使得电枢受力始终保持方向一致，使电机保持正常运转。
通过改变直流电流的方向或大小，可以控制电枢的磁场与永磁体的相互作用关系，从而实现电机的转速和方向的控制。
总结来说，直流电机工作的原理是通过利用直流电流在电枢绕组中产生的磁场与永磁体的磁场相互作用，产生力矩从而驱动电机旋转。
通过控制电流的方向和大小，可以控制电机转速和方向。
直流电机 工作原理
直流电机工作原理直流电机是一种能够将电能转化为机械能的电动机。
它的工作原理是利用直流电流在电枢和磁极之间产生的磁场相互作用，使得电机转动。
下面将详细介绍直流电机的结构和工作原理。
一、直流电机的结构直流电机主要由以下几个部分组成：1. 电枢：电枢是直流电机的旋转部分，通常由导体绕成的线圈组成。
当电流通过电枢时，电枢会在磁场中旋转。
2. 磁极：磁极是直流电机的静止部分，通常由永磁体或者电磁铁组成。
磁极的作用是产生磁场，使得电枢在其中旋转。
3. 制动器：制动器可以控制电机的转速和停止。
当制动器接通时，它会对电枢产生阻力，减慢电机的转速或者停止电机运转。
4. 机壳：机壳是直流电机的外壳，通常由金属材料制成。
它的作用是保护电机内部的零件，同时也可以散热。
二、直流电机的工作原理直流电机的工作原理可以分为两个部分：电枢和磁极之间的相互作用和直流电源对电枢产生的作用力。
1. 电枢和磁极之间的相互作用当直流电源接通时，电流会通过电枢，使得电枢在磁场中旋转。
在旋转的过程中，电枢会不断地与磁极相互作用，产生一个力矩。
这个力矩会使得电枢继续旋转，直到力矩与制动器对电枢的阻力平衡。
2. 直流电源对电枢产生的作用力当直流电源接通时，它会对电枢产生一个作用力。
这个作用力可以通过洛仑兹力定律来计算。
洛仑兹力定律表明，当导体在磁场中运动时，会受到一个垂直于导体和磁场方向的力。
这个力就是洛仑兹力。
洛仑兹力的大小和方向取决于导体和磁场之间的夹角以及导体所携带的电荷量。
当导体与磁场平行时，洛仑兹力为零；当导体与磁场垂直时，洛仑兹力最大。
在直流电机中，当电枢旋转时，它会不断地与磁场相互作用，产生一个垂直于导体和磁场方向的力。
这个力会使得电枢继续旋转，直到力矩与制动器对电枢的阻力平衡。
三、总结直流电机是一种将电能转化为机械能的电动机。
它的工作原理是利用直流电流在电枢和磁极之间产生的磁场相互作用，使得电机转动。
直流电机主要由电枢、磁极、制动器和机壳等部分组成。
1.1直流电机的工作原理和结构
2
§1-1 直流电机的工作原理和结构
一、直流电机的工作原理
直流电机是直流发电机和直流 电动机的总称。直流电机具有可 逆性，既可作直流发电机使用， 也可作直流电动机使用。
14
§1-1 直流电机的工作原理和结构
（2）电枢绕组
电枢绕组的作用是产生 感应电势和通过电流产生 电磁转矩，实现机电能量 转换。它是直流电机的主 要电路部分。
电枢绕组通常都用圆形或矩形截面的导线绕制而成，再按一定 规律嵌放在电枢槽内，上下层之间以及电枢绕组与铁心之间都要 妥善地绝缘。为了防止离心力将绕组甩出槽外，槽口处需用槽楔 将绕组压紧，伸出槽外的绕组端接部分用玻璃丝带绑紧。绕组端 头则按一定规律嵌放在换向器钢片的升高片槽内，并用锡焊或氩 弧焊焊牢。
12
（3）换向极
§1-1 直流电机的工作原理和结构
换向极又称附加极，安装在相邻两主磁极的几何 中心线上。 Why？在1.7讲
换向极的作用是改善直流电机换向。在小容量电 机（1kw以下）中，有时换向极只有主磁极的一半， 或不安装换向极。 （4）电刷装置
电刷与换向器相配合，在电动机中起到逆变（将 直流变为交流）作用；而在发电机中则起到整流 （将交流变为直流和结构
（3）换向器 换向器的作用是
在电刷间得到直流电 动势，并保证每个磁 极下电枢导体电流方 向不变，以产生恒定 方向的电磁转矩。
16
§1-1 直流电机的工作原理和结构
3、气隙
气隙是定子和转子（电枢）之间自然形成的间 隙。它是电机主磁路的一部分,是电机能量转换的 媒介。气隙的大小对电机运行的影响很大。小容 量电机约为1-3mm，大容量电机可为几毫米。
1什么是直流电机
什么是直流电机，在电力系统中有什么作用？
什么是直流电机，在电力系统中有什么作用？
直流电机是一种将直流电能转换为机械能的电动机，它的工作原理是基于电磁感应的。
在直流电机中，通过通过磁场与电流的相互作用，将电能转换为机械能，从而驱动电机的转动。
在电力系统中，直流电机也有着重要的作用。
首先，直流电机广泛应用于工业生产中的各种机械设备。
例如，直流电机可以用于驱动机床、印刷机、各种输送机械、风机、泵等工业设备。
在这些应用中，直流电机的高效率和可靠性非常重要，直接影响着生产效率和质量。
其次，直流电机还被广泛应用于交通运输领域。
例如，直流电机可以用于驱动地铁、电车、电动汽车等交通工具。
在这些应用中，直流电机具有高效率、低噪音、可调速等优点，可以提高交通运输的效率和质量。
此外，直流电机还可以用于各种电力控制系统中。
例如，直流电机可以用于电力系统的电压调节、功率调节等方面。
在这些应用中，直流电机可以通过调节输出功率、电压等参数来实现对电力系统的控制，提高电力系统的稳定性和可靠性。
总之，直流电机在电力系统中有着广泛的应用，可以用于各种机械设备和交通工具中，同时还可以用于电力控制系统中，发挥重要的作用。
第一章.直流电机
直流电机的基本结构总结
主要由定子、转子两部分组成
直流电机
定子
转子
机座 主磁极
电枢铁心
电枢绕组
换向极
电刷装置 换向器
风扇 转轴
轴承
1－3 直流电机分类－励磁方式
他励
串励
I Ia I Ia I f
并励
I Ia I f
注： I ：电源输入电流； I a ：电枢电流； I f ：励磁电流
复励
4
5
6 S7
8
9
10 N11
12 13 14 S 15 16
15 16 1 2 3 4
+
5 67
－
8 9 10 11 12 13 14
+
－
+
－
单迭绕组的特点
• 元件的两个出线端连接于相邻两个换向片上。
• 并联支路数等于磁极数， 2a=2p;
• 整个电枢绕组的闭合回路中， 感应电动势的总和为 零， 绕组内部无环流；
电刷位置对电枢反应的影响
1. 交轴磁势
与主极轴线正交的轴线通常称为交轴 与主极轴线重合的轴线称为直轴；
2 交轴电枢反应
N
S
主极产生磁场的磁密波形
电枢绕组产生磁场的磁密波形
Fax
1 2
( Nia
Da
2x)
Bax
0
Fax
合成磁场的磁密波形
3 直轴磁势
电刷不在几何中心线上， 电枢磁势分为交轴和直轴分量
n
N：总导体数 Ce：电势常数
电枢电势的认识
Ea
pN 60aLeabharlann nCe n
对电枢电势的认识：
一台制造好的电机， 它的电枢电势(V)正比于每极 磁通φ（韦伯)和转速n（r/min), 与磁密分布无关。
第一章直流电机
《电机及拖动基础》直流电机
例1-3 一台直流发电机， PN=10KW，UN=230V， nN=2850r/min，N=85%。求其额定电流和额定负 载时的输入功率。 。
解
IN PN U
N
10 10 230
3
A 43 . 48 A
P1
PN
N
10 10 0 . 85
3
W 11760 W 11 . 76 kW
势的单位为V。 可见：对已制成的电机, Ea正比于每极磁通和转速n；
另：转矩常数CT与电势常数Ce之间有固定的比值关系：
CT／Ce＝(N· p/2a)/(N· p/60a)=9.55
《电机及拖动基础》直流电机
例1-6 一台直流发电机，2p=4，电枢绕组为单叠绕组， 电枢总导体数N=216，额定转速nN=1469r/min，每极磁 通Φ =2.2× 10-2Wb，求： 1）此发电机电枢绕组的感应电动势。 2）此发电机若作为电动机使用，当电枢电流为800A 时，能产生多大电磁转矩？ 解
《电机及拖动基础》直流电机
例1-4 一台直流电动机，PN=17KW，UN=220V， nN=1500r/min，N=83%。求其额定电流和额定负 载时的输入功率。 解
IN PN U N N 17 10
3
220 0 . 83
3
A 93 . 1 A
P1
PN
N
17 10 0 . 83
《电机及拖动基础》直流电机
二、直流电机的基本结构
直流电机的径向剖面示意图
直流电机的结构图
1-电枢铁心 2-主磁极 3-励磁绕组 4电枢齿 5-换向极绕组 6-换向极铁心 7-电枢槽 8-底座 9-电枢绕组 10-极 掌(极靴） 11-磁轭（机座）
电机学-直流电机
左行
y
yK
K -1 p
右行
y
yK
K 1 p
单波绕组元件
直流电机-电枢绕组
➢ 单叠绕组
并联支路数恒等于2，并联支路数a==1
单波绕组电路图
单波绕组展开图
➢ 总结
直流电机-电枢绕组
直流电机的电枢绕组总是自成回路; 电枢绕组的支路数（2a）永远是成对出现，因为磁极数(2p)是一个偶数；且至少 有2条并联支路；
直流电机-励磁方式
➢ 励磁方式
主磁极的励磁方式有永磁式和电励磁两种。电励磁式是给励磁绕组供电，产生励磁 磁动势而建立主磁场的方式。根据供电方式的不同，它又可以分为他励和自励两类，而自励 又被分为并励、串励和复励三种。
他励
I Ia
并励
I Ia +I f
串励
I Ia =I f
复励
I I f ' =Ia +I f
主磁极的中心线称为直轴，相邻N极和S极的分界线称为
交轴。
直流电机-磁动势和磁场
➢ 电枢磁动势和磁场（电刷位于几何中性线）
N
Hdl D 2x ia
Nia 2x A 2x
D
Fax
1 2
A2x
Ax
Faq
Fa
A
2
τ= D/2p
Bax
0Hax
0
Fax
k
直流电机-磁动势和磁场
➢ 负载气隙磁场（电刷位于几何中性线）
单叠绕组：a= p, 即并联支路对数恒等于电机极对数 单波绕组：a = 1, 即并联支路对数恒等于1 电刷放置的一般原则是空载时通过正、负电刷间的电动势最大，或者说，被电刷 短路的元件中的电动势为零; 对于端接对称的元件，电刷也就放置在主极轴线下的换向片上，电刷总是与位于 几何中线上的导体相接触。
1直流电机有哪些试验
直流电机有哪些试验，应该注意什么事项
直流电机的实验主要包括几个方面。
一个是机械检验，需要检查直流电机的零部件是否存在松动、损坏等问题，并且保证它们与电机相连的弦是否稳定。
其次是电气检验，需要对直流电机电机进行了测试。
其中包括直流偏转、交流输出、短路、空载、负载等方面的性能测试。
此外，还需要检查绕组是否有绕反绕曲的现象并测试绝缘电阻以及电压降等指标。
最后是对电磁场的测量，要求准确测量电机产生磁场的垂直方向和面积。
对于实际运行中的使用，还需要根据实验结果掌握直流电机的电机控制能力、运动参数等相关信息。
在使用直流电机的实验过程中，需要注意各项实验的要求标准和安全措施。
正确执行各项校验和试验，才能确保直流电机正常运行并稳定输出，减少设备故障现象和安全事故的发生。
第1章 直流电机的结构与工作原理
讲稿No 1讲稿No 2讲稿No 3讲稿No 4技术课将起到很大的帮助。
本课程的主要内容是结合电机的基本结构，介绍电机的基本工作原理，分析电机内部的电磁关系和规律，在定性分析的基础上，根据电磁定律导出电机各电、磁量的关系，对电机进行定量分析。
最后，应用基本理论，分析一些运行中遇到的问题，从而找出处理方法。
5. 学习本课程应注意的几点根据本课程的性质和特点，学习时应注意以下几点：(1) 要注意理论联系实际。
在理论学习时，要联系电机的结构和所发生的电磁或机械运动现象进行分析，把理论知识应用于实际问题的分析中，不能只满足于表面的理解。
(2) 应抓住重点，深刻理解基本概念和基本理论，注意区别各类电机的同、异点。
善于掌握规律，学会综合分析，解决各种问题。
(3)教案用纸No 5讲 稿No 61、定子定子由主磁极、换向极、电刷装置、机座等组成。
（1）主磁极白银矿冶职业技术学院讲稿No 7）电刷装置白银矿冶职业技术学院讲稿No 8电刷的作用是：与换向器配合引入、引出电流。
（4）机座和端盖机座的作用是固定主磁极等部件，同时也是磁路的一部分。
白银矿冶职业技术学院讲稿No 9量电机中，气隙为0.5～3mm。
其大小对电机性能有很讲稿No10当原动机驱动电机转子逆时针旋转180°后，导体ab在S极下，a点低电位，b点高电位；导体cd在N极下，c点低电位，d点高电位；电刷A极性仍为正，电刷B极性仍为负。
白银矿冶职业技术学院讲稿No 11左向右。
该电磁力形成逆时针方向的电磁转矩。
当电磁转矩大于阻转矩时，电机转子逆时针方向旋转。
当电枢旋转到下图所示位置时，原N极性下导体ab极下，受力方向极下导极下，受力方向从右向左。
该电白银矿冶职业技术学院教案用纸No12讲稿No 13白银矿冶职业技术学院讲稿No 14电枢实际槽数。
叠绕组是指相串联的后一个元件端接部分紧叠在前一个元件端接部分的上面，整个绕组1.2.2 电枢绕组的节距．极距极距就是一个磁极在电枢表面的空间距离πZD白银矿冶职业技术学院讲稿No 15白银矿冶职业技术学院讲稿No 16讲稿No 17、单叠绕组的并联支路图画出元件的连接及有关的换向片和电刷，就成了绕组的并联支路图。
第1章直流电机思考题
第一章 直流电机1-1 在直流电机中，换向器和电刷的作用是什么？答：在直流电机中，电枢电路是旋转的，依靠换向器和电刷的作用，使构成每条支路的元件不停地轮流变换，而每条支路的元件数、位置和感应电动势的方向不变，支路电流产生的磁动势的空间位置也始终不变。
因此，直流发电机的换向器和电刷起了整流器的作用，将电枢绕组产生的交流感应电动势和电流变换成直流引到外电路；直流电动机的换向器和电刷起了逆变器的作用，将外部直流电流变换成交流电流引入电枢绕组。
1-2 分析哪些因素影响直流电机的感应电动势；若一台直流发电机额定运行时的电动势为N E ，那么当励磁电流、磁通分别减少10％或者转速提高10％时的电动势为多少？答：根据直流电机感应电动势的公式n C E E Φ=可知，电动势正比于磁通与转速的乘积，当磁通为常数时，电动势正比于转速，当转速为常数时，电动势正比于磁通。
当励磁电流减少10％时，磁通将相应减少，此时的感应电动势将减小，但由于磁路饱和的影响，磁通减少不到10％，故N N E E E <<9.0。
当磁通减少10％时，感应电动势也将减小10％，即N E E 9.0=。
当转速提高10％时，感应电动势也将提高10％，即N E E 1.1=。
1-3 把他励直流发电机转速升高20％，此时空载端电压升高多少？如果是并励直流发电机，电压变化前者大还是后者大？答：根据n C E U E Φ==0可知，当他励直流发电机的转速升高20％时，0U 也将升高20％。
如果是并励直流发电机，0U 的升高将大于20％。
因为并励直流发电机端电压的升高，使励磁电流增大，磁场增强，由此引起端电压进一步升高。
1-4 简述并励直流发电机自励的条件；若正转时能自励，试问反转能否自励？若在额定转速时能自励，试问降低转速后能否自励？答：并励直流发电机自励有如下3个条件：①要有剩磁；②由剩磁感应产生的励磁电流所产生的磁通方向与剩磁方向一致；③励磁回路的总电阻要小于临界电阻值。
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1-1 直流电机的工作原理
直流发电机工作原理图
1-1 直流电机的工作原理
导体（线圈边）ab处于N极下时A+B直流发电机原理图1
1-1 直流电机的工作原理
导体（线圈边）ab处于S极下时A+B直流发电机原理图2
1-1 直流电机的工作原理
三、直流电动机的原理
1.将直流电源通过电刷和换向器接入电枢绕组，使电 枢导体有电流流过。
电机学
第二篇 直流电机
第二篇 直流电机
直流电机是电机的主要类型之一。一台直流电 机既可作为发电机使用，也可作为电动机使用。
用作发电机可以获得 直流电源，用作电动机， 由于其具有良好的调速性 能，在许多调速性能要求 较高的场合，得到广泛使 用。
第二篇 直流电机
一、直流电机的用途
作电源用: 发电机 作动力用: 电动机 信号的传递：测速发电机
2.转子由电枢绕组、电枢铁心 、换向器、转轴、风 扇等组成。
1-2 直流电机的结构
直流电机结构图
1-2 直流电机的结构
1-2 直流电机的结构
1-2 直流电机的结构
直流电机剖面图
1-2 直流电机的结构
一、主磁极 主磁极的作用是建立主磁场。绝大多数直
流电机的主磁极不是用永久磁铁，而是由励 磁绕组通以直流电流来建立磁场。
1-2 直流电机的结构
电枢绕组示意图
1-2 直流电机的结构
八、换向器 在直流发电机中，换向器起整流作用；在直
流电动机中，换向器起逆变作用，因此换向 器是直流电机的关键部件之一。换向器由许 多具有鸽尾形的换向片排成一个圆筒，其间 用云母片绝缘，两端再用两个V形环夹紧而构 成，如图所示。
1-2 直流电机的结构
1-2 直流电机的结构
电枢铁心示意图
1-2 直流电机的结构
七、电枢绕组
电枢绕组由一定数目的电枢线圈按一定的规律连接 组成，它是直流电机的电路部分，也是感生电动势， 产生电磁转矩进行机电能量转换的部分。线圈用绝缘 的圆形或矩形截面的导线绕成，分上下两层嵌放在电 枢铁心槽内，上下层以及线圈与电枢铁心之间都要妥 善地绝缘，并用槽楔压紧。大型电机电枢绕组的端部 通常紧扎在绕组支架上。
1-2 直流电机的结构
主磁极
1-2 直流电机的结构
二、机 座
机座有两个作用，一是作为主磁极的一部 分；二是作为电机的结构框架。机座中作为 磁通通路那部分称为磁轭。机座一般用厚钢 板弯成筒形成。机座的两端装有端盖。
1-2 直流电机的结构
三、换向极
换向极是安装在两相邻主磁极之间的一个 小磁极，它的作用是改善直流电机的换向情 况，使电机运行时不产生有害的火花。换向 极结构和主磁极类似，是由换向极铁心和套 在铁心上的换向极绕组构成，并用螺杆固定 在机座上。
每个电枢线圈首端和尾端的引线，分别焊 入相应换向片的升高片内。小型电机常用塑 料换向器，这种换向器用换向片排成圆筒， 再用塑料通过热压制成。
1-2 直流电机的结构
换向器示意图
2．直流电动机的调速范围宽广，调速特性平滑。 3．直流电动机过载能力较强，起动和制动转矩
较大。 4．由于存在换向器，其制造复杂，价格较高。
第1章 直流电机的工作原理和结构
1-1 直流电机的工作原理 1-2 直流电机的结构 1-3 电枢绕组 1-4 直流电机的额定值
1-1 直流电机的工作原理
一、原理图
(物理模型图)
磁极对N,S不动 线圈（绕组）abcd 旋转 换向片1、2旋转 电刷及出线A、B不动
1-1 直流电机的工作原理
二、直流发电机原理（机械能→直流电能）
（1）定子（不动部件）上的励磁绕组通过直流电流 (称为励磁电流If )时产生恒定磁场（励磁磁场，主磁 场）； （ 2 ） 原 动 机 带 动 电 枢 线 圈 旋 转 切 割 主 磁 场 B, 转 速 n(r/min)； （3）电枢线圈的导体中将产生感应电势e=Blv； （4）通过换向器与电刷的作用，可以引出单向（直 流）的端电势eAB。
撑转子，将定、转子连为一体。同时端盖对 电机内部还起防护作用。
1-2 直流电机的结构
五、电刷装置
电刷装置是电枢电路的引出（或引入）装置，它由 电刷、刷握、刷杆和连线等部分组成，如图所示，电 刷是石墨或金属石墨组成的导电块，放在刷握内用弹 簧以一定的压力按放在换向器的表面，旋转时与换向 器表面形成滑动接触。刷握用螺钉夹紧在刷杆上。每 一刷杆上的一排电刷组成一个电刷组，同极性的各刷 杆用连线连在一起，再引到出线盒。刷杆装在可移动 的刷杆座上，以便调整电刷的位置。
1-2 直流电机的结构
换向极的个数一般与主磁极的极数相等， 在功率很小的直流电机中，也有不装换向极 的。换向极绕组在使用中是和电枢绕组相串 联的，要流过较大的电流，因此和主磁极的 串励绕组一样，导线有较大的截面。
1-2 直流电机的结构
换向极示意图
1-2 直流电机的结构
四、端 盖 端盖装在机座两端并通过端盖中的轴承支
伺服电动机
第二篇 直流电机
1.作电源用:直流发电机将机械能转化为直流电能； 2.作动力用:直流电动机将直流电能转化为机械能； 3.信号传递:直流测速发电机将机械信号转换为电信
号；直流伺服电动机将控制信号转换为机械信号。
图1 作电源用
图2 信号传递
第二篇 直流电机
二、直流电机的优缺点
1．直流发电机的电势波形较好，受电磁干扰的 影响小。
1-2 直流电机的结构
电刷装置示意图
1-2 直流电机的结构
六、电枢铁心
电枢铁心既是主磁路的组成部分，又是电枢绕组 的支撑部分，电枢绕组嵌放在电枢铁心的槽内。为减 少电枢铁心内的涡流损耗，铁心一般用厚0.5mm且冲 有齿、槽的型号为DR530或DR510的硅钢片叠压夹紧 而成，如下图所示。为改善通风，冲片可沿轴向分成 几段，以构成径向通风道。
2.电机内部有磁场存在。 3.载流的转子（即电枢）导体将受到电磁力f的作用
f=Blia。
4.所有导体产生的电磁力作用于转子，拖动机械负载 旋转。
1-1 直流电机的工作原理
直流电动机原理图
1-2 直流电机的结构
旋转电机都是由定子和转子两大部分组成
1.定子由主磁极（励磁绕组和主极铁心）、换向极 （绕组和铁心）、机座 、端盖 、电刷装置等组 成。
主磁极由主磁极铁心和套装在铁心上的励 磁绕组构成。主磁极铁心靠近转子一端的扩 大的部分称为极靴，它的作用是：
1-2 直流电机的结构
使气隙磁阻减小，改善主磁极磁场分布， 并使励磁绕组容易固定。为了减少转子转动 时由于齿槽移动引起的铁耗，主磁极铁心采 用1～1.5mm的低碳钢板冲压一定形状叠装固 定而成。主磁极上装有励磁绕组，整个主磁 极用螺杆固定在机座上。主磁极的个数一定 是偶数，励磁绕组的连接必须使得相邻主磁 极的极性按N、S 极交替出现。