电机学 直流电机结构原理
直流电机,永磁同步电机,和交流异步电机的结构和工作原理
直流电机，永磁同步电机，和交流异步电机的结构和工
作原理
直流电机、永磁同步电机和交流异步电机的结构和原理如下：
1. 直流电机：
结构：直流电机通常包括定子和转子两部分。
定子负责产生磁场，而转子则在其中旋转。
工作原理：当电流通过直流电机的定子时，会产生磁场。
转子在磁场中受到安培力的作用，这使得转子旋转。
当转子受力转过180度时，电机电刷
自动转换电流方向，使转子持续旋转。
2. 永磁同步电机：
结构：永磁同步电机主要由定子和转子组成，其中转子上装有永磁体。
工作原理：永磁同步电机通过电磁转矩和永磁体之间的相互作用来实现转动。
当电流通过电机的定子时，会在定子上形成一个旋转磁场。
由于永磁体的磁场是恒定的，当旋转磁场和永磁体的磁场相互作用时，会产生一个转矩，从而使电机转动。
在整个转动过程中，旋转磁场和永磁体的磁场始终保持同步。
这种技术可以通过改变电机的控制电流来调整旋转磁场的方向和大小，从而确保旋转磁场和永磁体的磁场始终保持同步。
3. 交流异步电动机：
结构：交流异步电动机主要由定子、转子和它们之间的气隙构成。
工作原理：当对定子绕组通入三相交流电源后，会产生旋转磁场并切割转子，从而获得转矩。
三相交流异步电动机具有结构简单、运行可靠、价格便宜、过载能力强及使用、安装、维护方便等优点，被广泛应用于各个领域。
以上内容仅供参考，如需更多信息，建议查阅相关文献或咨询电机方面的专家。
直流电动机的结构和工作原理
直流电动机的结构和工作原理
二组
目录
一、直流电机的结构 1.定子结构 2.转子结构 二、直流电机的工作原理 1.工作原理示意图
2.工作原理解析
直流电机的结构
直流电机主要分为定子和转子两大部分。定转子之间存在的 间隙称为气隙。 1.定子：定子是电机的静止部分，主要用来产生磁场。
2.转子：转子是电机的转动部分，转子的主要作用是感应电 动势，产生电磁转矩，使机械能变为电能(发电机)或电能 变为机械能(电动机)的枢纽。
直流电机的工作原理示意图
直流电机的工作原理
直流电动机是将电能转变成机械的旋转机械。
在磁场作用下，N极性下导体ab受力方向从右向左，S 极下导体cd受力 方向从左向右。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。
直流电机的工作原理
当电刷A和B分别与直流电源的正极和负极接通时，电流从电刷A流入，而从电刷B流出。这时线 圈中的电流方向是从a流向b，再从c流向d。我们知道，载流导体在磁场中要受到电磁力，其方向 由左手定则来决定。当电枢在图中所示的位置时，线圈ab边的电流从a流向b，用表示，cd边的电 流从c流向d，用⊙表示。根据左手定则可以判断出，ab边受力的方向是从右向左，而cd边受力的 方向是从左向右。这样，在电枢上就产生了反时针方向的转矩，因此电枢就将沿着反时针方向转 动起来。
3.气隙：静止的磁极和旋转的电枢之间的间隙称为气隙。
定子主要包括：
(1)主磁极 。主磁极包括铁心和励磁绕组两部分 2)换向极 换向极也由铁心和绕组构成。 (3)电刷装置 电刷装置由电刷，刷握、压紧弹簧和刷杆座等 组成。 (4)机座和端盖 机座一般用铸钢或厚钢板焊接而成。
转子主要包括：
直流电机的工作原理总结
直流电机的工作原理总结
直流电机是一种将电能转化为机械能的电动机。
其工作原理可以总结为以下几点：
1. 磁场和电流互相作用：直流电机中存在两个主要部分，即电流产生部分和磁场产生部分。
当电流通过电机的线圈时，会在线圈周围产生磁场。
这个磁场会和电机中的永磁体或者外部提供的磁场相互作用。
2. 洛伦兹力原理：根据洛伦兹力原理，当带电体在磁场中运动时，会受到一个与其速度和磁场方向垂直的力。
这个力会使带电体产生运动，并且方向与磁场和电流的方向有关。
3. 力矩产生转动：当电流通过电机的线圈时，线圈会受到磁场的作用而产生一个力矩。
这个力矩会使电机的转子开始旋转。
如果电机的定子和转子中的磁场方向相互作用，就会产生一个转矩来驱动电机的运转。
4. 永磁体和电刷的作用：直流电机中的永磁体产生一个恒定的磁场，而电刷则会不断地给转子的线圈通电，使得线圈中的电流方向不断地改变。
这样就保持了转子和定子之间的磁场相互作用，从而使得电机持续地旋转。
总的来说，直流电机的工作原理是利用电流在磁场中受到力的作用，产生了力矩来驱动电机的旋转。
通过不断地改变线圈中的电流方向，可以保持电机的转动。
因此，直流电机可以将电能转化为机械能，被广泛应用在各种机械设备中。
直流电机的结构原理
直流电机的结构原理直流电机是一种将直流电能转换为机械能的电动机。
它的结构原理包括定子、转子和碳刷等核心组成部分。
一、定子：直流电机的定子是由硅钢片制成的。
硅钢片有助于减小铁芯磁阻，提高磁导率，从而提高电机效率。
定子上包裹着导线绕组，导线通过绝缘子与电源相连。
二、转子：直流电机的转子是由导电材料制成的。
转子上有多个绕有导线的通槽，导线与碳刷相连。
当电流通过导线时，产生的磁场与定子的磁场相互作用，从而使转子受到电磁力的作用而旋转。
三、碳刷：碳刷是直流电机中重要的部件之一。
它通常由碳材料制成，具有良好的导电性能和耐磨损性能。
碳刷与转子的导线接触，能够传递电流到转子上，从而产生电磁力。
直流电机的工作原理如下：1. 当直流电源接通后，电流会通过定子的绕组，产生一个磁场。
2. 磁场使得转子内的导线受到电磁力的作用，产生转矩，并使转子开始旋转。
3. 转子旋转时，碳刷与转子导线相连的部分会逐渐改变，从而使导线与电流方向保持一致，确保力的方向始终在同一方向上，从而使转子不断旋转。
4. 转子旋转带动外部机械负载工作。
直流电机的特点：1. 转矩大：直流电机的转矩是由电流与磁场的相互作用产生的，可以通过调节电流大小来控制电机输出的力矩。
2. 调速范围宽：通过调整电流大小或者改变电枢绕组的结构，可以实现宽范围的转速调节。
3. 反应迅速：直流电机的转速和转向调节响应速度较快，响应性能较好。
4. 启动性能好：在电枢中产生起动转矩的同时，产生了极大转矩，启动性能良好。
5. 控制简单：通过调整电枢电流，可以实现对直流电机转矩、速度和方向的控制。
总体来说，直流电机可以通过转子内的导线产生电磁力来驱动电机旋转，从而将直流电能转换为机械能。
它具有转矩大、调速范围宽、反应迅速、启动性能好和控制简单等优点，在许多领域得到广泛应用。
物理知识总结直流电动机的结构与工作原理
物理知识总结直流电动机的结构与工作原理直流电动机是一种常见的电动设备，广泛应用于各个领域，包括工业、交通、家电等。
它的结构和工作原理对于理解电动机的工作过程和特性非常重要。
本文将对直流电动机的结构和工作原理进行总结。
一、直流电动机的结构直流电动机由两部分组成：定子和转子。
定子是固定不动的部分，由线圈和磁铁组成。
转子则是旋转的部分，由电刷和电枢组成。
1. 定子定子由一组线圈和磁铁组成。
线圈通常是由导线绕制而成，呈现出环状或饼状的形态。
线圈的数量和布局决定了电动机的性能和特性。
磁铁则是由强磁性材料制成，放置在定子的边缘。
2. 转子转子是直流电动机的旋转部分。
它由电刷和电枢组成。
电刷是用来供电的接触件，通常是以碳或铜制成的。
电枢则是转子核心，是由许多绕组组成的，每个绕组都与一个电刷相连。
二、直流电动机的工作原理直流电动机的工作原理基于电磁感应和洛伦兹力的相互作用。
当通电时，定子中的线圈会产生磁场，同时磁铁也会产生磁场。
这两个磁场之间会相互作用，导致转子产生旋转力。
1. 电磁感应当直流电流通过定子线圈时，由于导线在磁场中运动产生的洛伦兹力，导致线圈受到力的作用，线圈开始旋转。
这个过程称为电磁感应。
2. 磁场转向转子中的电枢通过电刷与外部电源相连，从而形成一个电流回路。
当电流通过电枢时，电枢会产生自己的磁场。
由于电枢中的电流方向与定子磁场的方向相互作用，转子会受到一个力矩的作用，导致转子开始旋转。
3. 磁场补偿为了保持转子的旋转运动，电刷会定期切换电极的位置，以改变电流的方向，从而改变磁场的方向。
这个过程被称为磁场补偿。
磁场补偿可以保持转子的旋转稳定，并避免电枢与定子磁场相互吸引或排斥。
三、直流电动机的应用直流电动机由于其结构简单、运行可靠等特点，在许多领域都有广泛应用。
1. 工业应用直流电动机经常用于工业设备，如机床、风机、输送带等。
它们可根据需要调节转速和扭矩，适应不同的工艺要求。
2. 交通应用直流电动机也广泛应用于交通工具，如电动车辆、电动自行车、电动机车等。
直流电机工作原理和结构
一、直流电机的基本工作原理直流电机可分为直流电动机和直流发电机两大类，其工作原理可通过模型加以说明。
(一)直流发电机的工作原理图1—1所示为直流发电机的物理模型。
在图1—1中N、S为磁场，磁极固定不动，称为直流电机的定子。
abcd是固定在可旋转导磁圆柱体上的线圈，线圈连同导磁圆柱体是直流电机可转动部分，称为电机转子(又称电枢)。
线圈的首末端a、d连接到两个相互绝缘并可以随线圈一同转动的导电片上，该导电片称为换向片。
转子线圈与外电路的连接是通过放置在换向片上固定不动的电刷进行的。
在定子与转子间有间隙存在，称为空气隙，简称气隙。
在直流发电机的模型中，当有原动机拖动转子以一定的转速逆时针旋转时，根据电磁感应定律可知，在线圈abcd中将产生感应电动势。
设每边导体中的感应电势为e，则线圈电势为2e，电势e的瞬时值为：式中，e为导体感应电动势，单位为V;BX为导体所在处的磁通密度，单位为Wb/m ;l为导体ab或cd的有效长度，单位为m;v为导体ab或cd与BX间的相对线速度，单位为m/s。
导体中感应电动势的方向可用右手定则确定。
在逆时针旋转情况下，如图1—1(a)所示导体ab在N 极下，感应电动势的极性为a点高电位，b点低电位;导体cd在S 极下，感应电动势的极性为c点高电位，d点低电位，在此状态下电刷A的极性为正，电刷B的极性为负。
当线圈旋转1800后，如图1—1(b)，导体ab在S极下，导体ab则在N极下，此时导体中的感应电动势方向已改变，但由于原来与电刷A接触的换向片已经与电刷B接触，而与电刷B接触的换向片时换到与电刷A接触，因此电刷A的极性仍为正，电刷B的极性仍为负。
从图1—1中可以看出，和电刷A接触的导体总是位于N极下，和电刷B接触的导体总是位于S极下，因此电刷A的极性总为正，而电刷B的极性总为负，在电刷两端可获得直流电动势。
实际直流发电机的电枢是根据实际应用情况需要有多个线圈。
线圈分布于电枢铁心表面的不同位置上，并按照一定的规定连接起来，构成电机的电枢绕组。
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。
直流电机的基本工作原理和结构
第1章 直流电机
1.3 直流电机的电枢反应
直流电机工作中，主磁极产生主磁极磁动势， 直流电机工作中，主磁极产生主磁极磁动势，电枢电流产生 电枢磁动势。 电枢反应。 电枢磁动势。电枢磁动势对主极磁动势的影响称为 电枢反应。 1.3.1直流电机的空载磁场 右图为一台四极直流电机空载时的磁场示意图。 右图为一台四极直流电机空载时的磁场示意图 当励磁绕组的串联匝数 为 N f ，流过电流 I f，每 极的励磁磁动势为： 极的励磁磁动势为：
第1章 直流电机
1.2 直流电机的电枢绕组简介
1.2.1 直流枢绕组基本知识
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 构成绕组的线圈称为绕组元件，分单匝和多匝两种。 构成绕组的线圈称为绕组元件 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 元件的首末端 每一个元件均引出两根线与换向片相连， 每一个元件均引出两根线与换向片相连 一根称为首端，另一根称为末端。 一根称为首端，另一根称为末端。 极距：相邻两个主磁极轴线沿电枢表面之间的距离，用 表示。 表示。 极距 相邻两个主磁极轴线沿电枢表面之间的距离， 相邻两个主磁极轴线沿电枢表面之间的距离 πD t= 2p 叠绕组：指串联的两个元件总是后一个元件的端接部分紧叠在前 叠绕组 指串联的两个元件总是后一个元件的端接部分紧叠在前 一个元件端接部分，整个绕组成折叠式前进。 一个元件端接部分，整个绕组成折叠式前进。 波绕组：指把相隔约为一对极距的同极性磁场下的相应元件串 波绕组 指把相隔约为一对极距的同极性磁场下的相应元件串 联起来，象波浪式的前进。 联起来，象波浪式的前进。 一个元件的两个有效边在电枢表面跨过的距离。 第一节距 y1 ：一个元件的两个有效边在电枢表面跨过的距离。 一个元件的两个有效边在电枢表面跨过的距离
第01讲直流电机的原理和结构
13
12
11
5
6
10
7
9 8
S
N
S
电枢的位置问题
N
+
16
14 15 16 1
2
3
13
4
4
13
5
15
14
1
2 2
15
14 13
12
11
16 1
3 3
12
4 4
13
12
11
12 11 10
9
8
7
6
5
5
10 9 8 8
5
7
6 6 7
10
9
S
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。
e1
e1 +e2
t
e1 +e2
t
e2
t
t
早期的环形直流电机
高中物理-直流电机的基本原理与结构课件
5.额定转速nN：指电动机在额定电压和额定负载时的旋转速度。 6.电动机额定效率ηN：指直流电动机额定输出功率PN与电动机额定输人 功率P1＝UNIN比值的百分数。
第十三页，编辑于星期五：十一点 十五分。
第十四页，编辑于星期五：十一点 十五分。
P2=Pem-PFe-Pm-PS=Pem-P0=P1-∑P
〔3-8〕
第二十一页，编辑于星期五：十一点 十五分。
4．直流电动机的效率为
一般中小型直流电动机的效率在75％－85％之间，大 型直流电动机的效率在85％－94％之间。
第二十二页，编辑于星期五：十一点 十五分。
5．他励直流电动机的功率平衡关系可用功率流程图来表示， 如图3-1l所示。
空载损耗P0
P0=Pm+PFe
(3－5)
直流电动机总损耗∑P为
∑P=Pm+PFe+Pcu+Ps
2．直流电动机输人的电功率为
P1=UI=UIa=〔Ea+IaRa〕Ia=EaIa+Ia2Ra=Pem+ Pcua
上式说明：输入的电功率一局部被电枢绕组消耗〔电枢铜损〕一局部
转换成机械功率。
3．直流电动机输出的机械功率为
第二页，编辑于星期五：十一点 十五分。
工作原理：电枢由原动机拖动，以恒定 转速按逆时针方向旋转，当线圈有效边ab和 cd切割磁力线时，便在其中产生感应电动势， 通过换向器和电刷的作用，使线圈产生的交 变电动势变为电刷两端方向恒定的电动势， 保持外电路的电流按一定方向流动。
第三页，编辑于星期五：十一点 十五分。
第十九页，编辑于星期五：十一点 十五分。
电机学 第六章 直流电机的工作原理和基本结构
三 、电刷装置
电刷装置由电刷、刷握、刷杆和刷杆座（摇
环）组成。
电刷（石墨）放在刷握上的刷盒内，用弹簧 将它压紧在换向器上，而刷握固定在刷杆上，刷 杆装在刷杆座上（不止一个电刷），必须绝缘。
刷杆座可转动，调节好与换向器 的对应接触位置后，固定在端盖或机 座上。
铜丝辫是外部电源与电刷的连接
线。
四、电枢铁芯
第二篇 直流电机
第六章 直流电机的用途、工作原理与结构
6-2 直流电机的工作原理 6-3 直流电机的基本结构 6-4 直流电机按励磁方式的分类 6-5 直流电机的额定值
直流电机分为电动机和发电机
直流发电机 ① 用于大型同步发电机的励磁电源。 ② 化学工业中的电镀、电解 ③ 直流输电（ 容量可比交流发电提高30％） 直流电动机 ① 起动性能好，用于电力机车、重型机械。 ② 调速性能好，高精度、高性能电力拖动， 如驱动轧钢机，可以实现无级调速。
可减少摩擦，避免磨损、发热、烧坏轴承。
轴承结构
外环，嵌入端盖静止
滚子，内外环滚动摩擦，减小摩擦 内环，与轴相联，随轴转动
⑤ 机座：固定端盖、磁极，是一部分磁路，有 底脚，将整个电机固定与基础上。
⑥ 磁极：固定于机座上，N、S 交替，磁极上绕 励磁线圈，是电磁机构中产生磁的重要部分。
⑦ 换向器及电刷：
3、直流发电机换向器与电刷无接触时，换向器两 换向片间的电动势 元件电动势
4、直流电动机电枢绕组中流通
A、直流电流
B、随磁极极性而换向的交流电流
C、随时间交变的电流
？
5、直流电机被原动机拖动，励磁供电产生磁
场，电机将处什么运行状态？ 答：发电机状态（E = BVL） 6、电枢输入直流电，励磁供电产生磁场， 直流电机处于何种运行状态？ 答：电动机状态 (f = BiL)
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装置。
它采用的是电磁感应的原理，通过电流在磁场中产生力矩，使得电机运转。
下面将详细介绍直流电机的工作原理。
一、电枢和磁极直流电机的关键部件是电枢和磁极。
电枢由绕组和电刷组成，绕组通常采用导电性能较好的铜线绕制，而电刷则由导电材料制成。
磁极由磁场产生器、磁铁等组成，其作用是产生均匀的磁场。
二、电磁感应在直流电机中，电枢通常由一对相互独立的绕组组成，分别称为电枢绕组和励磁绕组。
当外加电源将电流引入电枢绕组时，电枢绕组中产生的磁场与励磁绕组产生的磁场叠加，形成一个整体的磁场。
三、力矩产生当直流电机接通电源后，电枢中的电流开始流动。
根据洛伦兹力的原理，当导体在磁场中运动时，会受到一个力的作用。
在直流电机中，这个力会产生一个力矩，使电枢开始旋转。
电枢的旋转会改变磁通量的大小和方向，从而产生电感应电动势。
根据霍尔定律，电感应电动势的方向与电流变化方向相反。
这个电感应电动势会阻碍电枢继续增大电流，形成一个反作用力。
当力矩与反作用力达到平衡时，电枢将保持旋转。
四、换向器的作用为了使电枢继续旋转，需要不断改变电枢绕组的电流方向。
这就需要通过一个特殊的装置——换向器来实现。
换向器可以使电流方向周期性地变换，从而改变磁场方向，使得电枢继续运转。
五、直流电机的应用直流电机广泛应用于工业、交通、家电等领域。
在工业领域，直流电机被用于驱动各种机械设备，如风机、水泵、制造机械等。
在交通领域，直流电机被应用于电动汽车、电动自行车等。
在家电领域，直流电机被用于冰箱、洗衣机、吸尘器等家电产品。
总结起来，直流电机的工作原理是通过电磁感应的方式，利用洛伦兹力产生力矩，使得电机转动。
电枢和磁极是直流电机的关键部件。
通过换向器的作用，改变电枢绕组的电流方向，实现电机的连续运转。
直流电机在各个领域都有广泛的应用，促进了社会的发展和进步。
直流电机的基本结构和工作原理
第二节 直流电机的铭牌数据及主要系列
一、直流电机的铭牌数据
指轴上输出 的机械功率
电动机
额定功率PN
额定条件下电机
发电机
指电刷间输出的 额定电功率
所能提供的功率
额定电压U N
额定电流I N
在额定工况下，电机 出线端的平均电压
转子逆时针方向旋转。
当电枢旋转到右图所示位置时
原N极性下导体ab转到S极下， 受力方向从左向右，原S 极下导 体cd转到N极下，受力方向从右 向左。该电磁力形成逆时针方向 的电磁转矩。线圈在该电磁力形 成的电磁转矩作用下继续逆时针 方向旋转。
与直流发电机相同，实际的直流电动机的电枢并非单一线圈， 磁极也并非一对。
第一节距 y1 ：一个元件的两个有效边在电枢表面跨过的距离。
第二节距 y2 ：连至同一换向片上的两个元件中第一个元件的下
层边与第二个元件的上层边间的距离。
合成节距 y ：连接同一换向片上的两个元件对应边之间的距离。
单叠绕组
y y1 y2
单波绕组
y y1 y2
换向节距 yk ：同一元件首末端连接的换向片之间的距离。
当原动机驱动电机转 子逆时针旋转时同，线 圈abcd将感应电动势。 如右图，导体ab在N极 下，a点高电位，b点低 电位；导体cd在S极下， c点高电位，d点低电位； 电刷A极性为正，电刷B 极性为负。
当原动机驱动电机转子逆时针
旋转180后0 ，如右图。
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。
直流电 动机的 工作原 理示意 图:
直流电机的基本工作原理和结构
直流电机的基本工作原理和结构现在行驶在马路上的电动汽车越来越多了，大家考虑过电动汽车的动力源是什么呢？还有现在逐渐走进大众视野的无人机，无人机是由什么驱动的呢？想必大家心中都已经有了答案：它们都是由直流电机驱动。
其实直流电机的应用非常广泛，小到电动玩具，大到各种加工机床都有直流电机的身影。
直流电机是电机的主要类型之一，它的主要特点是使用直流电。
一、直流电机的基本工作原理直流电机是直流发电机和直流电动机的统称。
直流发电机是由原动机带动转子旋转，将机械能转换成直流电能，进而对负载供电。
直流电动机是外施直流电源在定、转子上，进而转子旋转带动同轴负载运转，将直流电能转化成机械能。
下图1是直流发电机的工作模型。
图1 直流发电机的工作模型图1中N、S是两个在空间固定不动的磁极，可以是永久磁铁，也可以是电磁铁；abcd是一个装在可以转动的铁磁圆柱体（转轴）上的线圈，合称为电枢，也就是电机的转子；线圈的首、末端分别连接到与电枢同轴旋转的两个圆弧形的铜片上，称为换向片，换向片之间及换向片与转轴之间是相互绝缘的；A和B是两个与换向片相接触，但空间上静止不动的铜片，称为电刷。
从电刷A、B引出即可对负载供电。
当原动机拖动电枢，也就是转子，以转速n恒速旋转时，导体ab和cd切割磁力线而感应电动势，其方向可用右手定则确定。
整个线圈的电势方向是e dcba，即从d到a。
此时如果在电刷之间接上负载，就有电流产生，为负载供电。
当电枢转过180°时，线圈abcd中感应电动势的方向为e abcd,即从a到d。
因为电刷的原因，因而流过外部负载的电流方向不变，所以说发电机发出的是直流电。
根据以上两个特定位置的分析，可以得出直流发电机以下几个结论：（1）在电枢线圈内的感应电动势e a及电流i a都是交流电，通过换向片及电刷的整流（交流变直流）作用才变成外部两电刷间的直流电动势，使外部电路得到方向不变的直流电流；（2）发电机电枢线圈中的感应电动势e a与其电流i a的方向始终一致；（3）虽然电枢线圈是旋转的且电枢线圈中的电流是交变的，但从空间上看N极与S极下的电枢电流的方向不变，因此由电枢电流所产生的磁场在空间上是一个恒定不变的磁场；（4）电枢绕组电流与磁场相互作用产生电磁力f。
电机学原理及结构概论 直流电机
12.1 直流电机的基本工作原理 12.1.1 直流发电机的工作原理 图12.1是最简单的直流发电机原 理图。
图12.1 直流发电机的工作原理图
图12.2 1个线圈时电刷间电动势波形图 图12.3 4个线圈时电刷间电动势波形图
E=CeΦn
(12.1)
式中Ce——电机常数，其值决定于电机的构造，对 已制成出厂的某台直流电机，Ce为 定值；
(12.5) (12.6) (12.7)
由式(12.5)可得
P1=Pem+p0
将P1=T1Ω，Pem=TemΩ，p0=T0Ω代入上式,可得
T1=Tem+T0
(12.8)
式中 T1——原动机驱动转矩；
Tem——发电机电磁转矩； T0——发电机空载转矩。 12.3.2 运行特性
(1)空载特性
空 载 特 性 是 当 n=nN ， I=0 时 ， U0=f(If) 的 关 系 曲 线 ， 如 图 12.12 所示。
E=U+IaRa Ia=I+If
(12.3) (12.4)
图12.10 并励发电机原理接线图
显然，直流发电机的E＞U，这是判断直流电机运行 在发电机状态的依据。 (2)功率平衡方程式 图12.11为并励发电机的功率流程图。
图12.11 并励发电机功率流程图
Pem=P1-(pmec+pFe+pad)=P1-p0 P2=Pem-(pCua+pCuf) Pem=TemΩ=EIa (3)转矩平衡方程式
(4)电刷装置 12.2.2 转子部分 转子由电枢铁芯、电枢绕组和换向器等部件组成， 如图12.7所示。
图12.6 四极直流电机的电刷布置
(1)电枢铁芯 (2)电枢绕组 (3)换向器
14 直流电机的工作原理和基本结构
14 直流电机的工作原理和基本结构直流电机既可做直流发电机，又可做直流电动机。
直流发电机的特点和用途直流发电机的特点和用途14.1 直流电机的工作原理一、直流发电机的工作原理见图所示一个线圈的直流发电机，电刷间的电动势是脉动电动势，其电动势波动太大，而实际应用的直流发电机电枢绕组有许多线圈（元件），电枢槽数和换向片也相应增多，可使合成电动势的脉动程度大为减小，以至接近恒定的直流电动势。
电枢电动势E的大小与发电机的转速n和每极磁通Φ的乘积成正比，电枢电动势公式为E=C eΦn二、直流电动机的工作原理见图所示线圈中的电流是交变的，但产生的电磁转矩的方向是恒定的。
直流电动机的电枢也是由多个线圈构成，多个线圈产生的电磁转矩方向都是一致的。
这些线圈产生的电磁转矩不但驱动电枢旋转，还可带动转轴上的机械负载。
电磁转矩的T em=C TΦI a三、直流电机的铭牌一、产品型号产品型号表示电机的结构和使用特点（见书）二、额定数据(1)额定容量P N(功率)(kW) 指额定运行时的输出功率。
对直流发电机来说，是指电刷端输出的电功率，对直流电动机来说，是指轴上输出的机械功率。
(2)额定电压U N(V) 指额定运行时电刷两端的电压。
(3)额定电流I N(A) 指额定运行时经电刷输出(或输入)的电流。
(4)额定转速n N(r/min) 指额定运行时转子的转速。
(5)励磁方式和额定励磁电流I fN(A) 指励磁电流的供给方式和额定运行时励磁电流的大小。
对直流发电机P N=U N I N对直流电动机P N=U N I NηN14.1 直流电机的基本结构一、定子部分定子由主磁极、换向磁极、机座以及电刷装置等组成。
如图所示。
1.主磁极主磁极用来产生主磁场，使电枢绕组感应电动势。
它由铁心和主磁极绕组（励磁绕组）组成。
铁心用0.5～1.5mm的低碳钢板叠压而成，主磁极N、S交替布置，均匀分布并用螺钉固定在机座上。
为使主磁通在气隙中分布更合理，铁心的下部（称为极靴）比套绕组的部分（称为极身）要宽些。
01直流电机的原理与结构
第1章 直流电机的原理与结构
1.2 直流电机的结构和额定值
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，如1.6所示。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，见图1.4中的3。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（e）。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，如图1.7所示。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。刷杆座装在端盖或轴承内盖上，圆周位 置可以调整，调好以后加以固定。
1. 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 1.7 在机座上，如图1.5所示。
1.14
第1章 直流电机的原理与结构
1.2 直流电机的结构和额定值
2) 节距 节距是用来表征电枢绕组元件本身和元件之间连接规律的数据。直流电 机电枢绕组的节距有第一节距y1、第二节距y2、合成节距y和换向器节距yk 4种，如图1.13所示。
直流电机的工作原理及结构
电刷 换向器
直流电机主要
接线板
结构部件动画
端盖
励磁绕组
接线盒
定子
直 流 电 机
转子
主磁极 换向磁极 机座 端盖 电刷装置
转轴
磁极铁心 （产生励 励磁绕组 磁磁场）
电刷 刷握 绝缘支架 压紧力调整装置
换向器 电枢铁心 电枢绕组
（产生电动势，流过 电流，产生电磁转矩）
直流电机的额定值
① 额定功率： PN（kW）
交 流 电 机 模 型 动 画
电磁感应定律： e ? Blv 满足右手定则
结论： eBA 为随时间正负交变的电动势
2 直流电动势的产生（直流发电机模型）
直 流 电 机 模 型 动 画
结论：
eBA
由于旋转电刷和静止换向器的
作用，eBA 为脉动的直流电动势。
3 电磁转矩的产生 （直流电动机模型）
以单线圈简化模型为例，进行 分析。 显然，在电刷间接入直流电源后， 在线圈中就有直流电流流过。
电磁力定律： f ? Bli 满足左手定则
直流电机换向器将外部的直流电变成了内部交替
变化的电流。
图中电刷相对于磁极的位置保证了，无论线圈边 处在N极下，还是S极下，线圈电流均产生逆时针 方向的电磁力矩，从而使转子获得了一个固定方 向的电磁转矩。
第三节 直流电机的主要结构
铁心和绕组 机座
风扇
电枢
主磁极
第六章 直流电机的工作ห้องสมุดไป่ตู้ 理及结构
第一节 直流电机及其用途
用途： 直流发电机把机械能转化为电能； 直流电动机把电能转化为机械能。
直流电动机的优点： ① 调速范围宽，且易于平滑调速； ② 过载、起动、制动转矩大； ③ 易于控制，可靠性高； ④ 调速时能量损耗小。