直流电机的基本结构

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第2章直流电动机

Ia2Ra (0.5 ~ 0.75)(1N )U N IN
Q Ia IN
Ra
(0.5
~
0.75)(1 PN UNIN
)UN IN
机电传动与控制
第二章直流电动机
2.4.1 他励直流电动机的机械特性
4．机械特性的绘制
1）固有机械特性的绘制
(2) 求 KeN
额定运行条件Ra 下的反电势为：
EN
求出电枢电阻Ra 、KeφN 后，各种人为机械特性的绘制也就容易了。
Ra N
机电传动与控制
第二章直流电动机
Ra N
机电传动与控制
第二章直流电动机
Ra N
机电传动与控制
第二章直流电动机
Ra N
机电传动与控制
第二章直流电动机
2.4.2 串励直流电动机的机械特性串励直流电动机的电路原理图如图2-19（a）所示，其最大特
直流电源接在电刷之间而使电流通入电枢线圈。当线圈的有效边从N（S）极下转到S（N）极下时，其中电流的方向必须同时改变，使电磁力的方向不变，即电磁转矩的方向不变而使转子以n的转速旋转。
机电传动与控制
ej Bjlv
第二章直流电动机
2.2 直流电动机的的工作原理
2．直流电动机的感应电动势和电磁转矩
2.3 直流电动机的额定参数
4．额定转速nN 额定转速是指在额定电压、额定电流和输出额定功率的情
况下运行时，直流电动机的旋转速度，单位为r/min（转/分）。 5．额定励磁电流IfN
额定励磁电流指直流电动机在额定状态时的励磁电流值，单位为A（安培）。 6．额定励磁电压UfN
额定励磁电压指直流电动机在额定情况下工作时，励磁绕组所加的电压，单位为V（伏） 7. 额定转矩

简述直流电机的基本结构

直流电机的基本结构直流电机是一种将电能转换为机械能的设备，广泛应用于各个领域，如工业生产、交通运输、家用电器等。

它由多个部件组成，每个部件都有着特定的功能，共同协作完成电能到机械能的转换过程。

下面将详细介绍直流电机的基本结构。

1. 定子定子是直流电机的固定部分，通常由绕组和磁芯组成。

绕组是由导线绕制而成，通过外部电源供给直流电流。

磁芯则是由磁性材料制成，用于集中磁场并提供磁通路径。

2. 转子转子是直流电机的旋转部分，通常由永磁体或者线圈组成。

当定子绕组通以直流电流时，在定子产生的磁场作用下，转子会受到力矩作用而旋转。

3. 端盖和轴承端盖位于直流电机两端，起到固定定子和转子的作用，并保护内部零件免受外界环境影响。

轴承则支撑转子并减少摩擦，使转子能够自由旋转。

4. 刷子和电刷刷子是直流电机中重要的零件，通常由碳材料制成。

它们与转子接触，并通过摩擦产生电刷间的电流传输。

电刷则是连接刷子和外部电源的导线，用于供给定子绕组电流。

5. 风扇风扇位于直流电机的一端，用于散热和冷却。

当直流电机运行时，会产生热量，为了保证其正常工作，需要通过风扇将热量散发出去。

6. 外壳外壳是直流电机的外部保护壳，通常由金属材料制成。

它起到保护内部零件的作用，并提供一个固定的安装位置。

7. 控制器控制器是直流电机系统中的重要组成部分，用于控制电机的运行状态和转速。

它可以根据输入信号调整输出电压和频率，以实现对直流电机的精确控制。

8. 其他附件除了上述基本零件外，直流电机还可能包括其他附件，如温度传感器、霍尔元件等，用于监测电机的工作状态和提供反馈信号。

直流电机的基本结构包括定子、转子、端盖和轴承、刷子和电刷、风扇、外壳、控制器以及其他附件。

这些部件共同协作，将电能转换为机械能，并实现对电机的精确控制。

直流电机在各个领域都有着广泛的应用前景，随着技术的不断发展，其结构和性能也在不断改进和完善。

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2．电磁转矩TM
电枢绕组中的电流和磁通相互作用，产生电磁力和电磁转矩，其大小可用如下公式表示：
TKtIa
式中：T——电磁转矩（N·m）； Φ——对磁极的磁通（Wb）； Ia——电枢电流（A）； Kt——与电机结构有关的常数，Kt=9.55 Ke
3.2 直流他励电动机的机械特性
一、机械特性的一般形式
根据 0,n0、TN,nN
两点，就可作出他励直流电动机近似是机械特性曲线 nfT。
三、人为机械特性人为机械特性是指人为地改变电动机电枢外加电压U和励磁磁
通Φ的大小以及电枢回路串接附加电阻Rad所得到的机械特性。
1. 电枢回路中串接附加电阻时的人为特性 U U N , N
n
Rad
If
U
Ia M E
3．3 直流他励电动机的启动特性
nN △n
决于 Rf、 Uf的大小，当 Rf、 Uf
的大小一定时, If为定值，即磁
△T
通为定值。
0
TN T
n 理想空载点 n0
nN △n
1. 理想空载转速： T=0时的转速称为理想空
载转速，用n0表示。根据机械特性可知：
U
△T
n0 Ke
0
TN T
2. 机械特性硬度
为了衡量机械特性的平直程度，引进一个机械特性
直流发电机和直流电动机的电磁转矩的作用是不同的
发电机的电磁转矩是阻转矩，它与电枢转动的方向或原动机的驱动转矩的方向相反。因此，在等速转动时，原动机的转矩T1必须与发电机的电磁转矩T及空载损耗转矩T0相平衡。
电动机的电磁转矩是驱动转矩，它使电枢转动。因此，电动机的电磁转矩TM必须与机械负载转矩TL及空载损耗转矩T0相平衡。

第五节直流电动机

第五节直流电动机一、直流电动机的结构直流电动机主要由定子（固定部分）和电枢（旋转部分）两大部分组成。

图4-28直流电动机的结构图。

下面就一些主要的部件分别予以介绍。

1、定子定子主要部件包括主磁极、换向磁极、机座、端盖和电刷装置等。

1）主磁极主磁极的作用是产生主磁场。

主磁极结构如图4-29所示。

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。

主磁极由主磁极铁心和套装在铁心上的励磁绕组构成。

一般主磁极铁心采用低碳钢板冲成一定形状叠装固定而成。

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。

套在主磁极铁心上的励磁绕组根据其不同的使用情况分为两种：一种是并励绕组；一种是串励绕组；并励绕组的匝数多、导线细，串励绕组的匝数少、导线粗。

整个主磁极再用螺杆固定在机座上。

2）换向极在相邻的主磁极之间装有换向磁极，它也是由铁心和绕组构成。

其作用是改善换向，使电机运行时，在电刷与换向器的接触面上不致产生有害的火花。

3）机座直流电机的机座有两个作用：一是构成主磁路的一部分，机座中作为磁路通路的部分称为磁轭，二是对电动机起到支撑作用，主磁极和换向极固定于磁轭上。

4）电刷装置电刷装置的作用是将转动的电枢(转子)中的电压和电流引出来，或将外加电源的电流输入到转动的电枢中去。

电刷是主要由石墨做成的导电块，放在刷握中，由弹簧机构施以一定的压力使其压在换向器表面上，电机运行时与换向器表面形成滑动接触，电刷上焊的铜丝辫引出或引入电流。

如图4-30所示。

电刷的组数即电刷杆数一般与主磁极的极数相等，各刷杆装在一圆形的可以转动的刷杆座上，刷杆座固定在一端的端盖上。

2、转子（电枢）直流电机的转子，它是电机实现机电能量转换的枢纽，所以常称之为电枢。

电枢部分包括电枢铁心、电枢绕组、换向器、转轴、轴承、风扇等。

1）电枢铁心电枢铁心既是主磁路的一部分，又要嵌放电枢绕组。

为了减小铁心损耗，电枢铁心一般由涂有绝缘漆的0.5mm厚的硅钢片冲压后叠压而成，硅钢片边缘冲有槽口，叠成圆柱体后外表面形成许多均匀分布的槽，槽内嵌放着电枢绕组。

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绕电枢一周，所有元件互相串联构成一闭合回路。
电路图
结合电刷的放置，得到该瞬时的电路图
每个极下的元件组成一条支路。即单迭绕组的并联支路数正好等于电机的极数。
这是单迭绕组的重要特点之一。
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，
电枢绕组
换向极
电刷装置换向器
风扇转轴
轴承
二、直流电机的工作原理
磁场定义
直流电机的物理模型
1 直流发电机的工作原理
（1）、换流过程
b
Aa
c
d
B
b
a
A
c
Bd
电势正方向：abcd B+,A-
电势正方向：电势正方向： dcba
B+,A-
c
Ad
b
a
B
（2）直流发电机运行时的几点结论
1. 电枢线圈内电势、电流方向是交流电； 2. 电刷间为直流电势。线圈中感应电势与电流方向一
2-2 柴油发电机型号和规格的选择
三、容量计算的原则：
1.柴油发电机的额定容量所供负荷的计算容量
2.柴油发电机的允许起动容量电动机有效起动容
量
柴油发电机额定容量(Sfe) ------主力发电功率(铭牌数据)
所供负荷的计算容量(SJ) ------发电机可能提供负荷的计算容量
柴油发电机允许起动容量(Sfq) ------发电机出口压降达20%时的允许起动容量(铭
转矩方向电：势方向：dcba 电势方向：
c
d
b
a
（2）直流电动机运行时的几点结论

电机学第三版知识点总结

电机学知识点总结直流电动机知识点1、直流电动机主要结构是定子和转子；定子主要包括定子铁心、励磁绕组、电刷。

转子主要包括转子铁心、电枢绕组、换向器.2、直流电动机通过电刷与换向器与外电路相连接。

3、直流电动机的工作原理:通过电刷与换向器之间的切换，导体内的电流随着导体所处的磁极性的改变而同时改变其方向，从而使电磁转矩的方向始终不变。

4、通过电刷和换向器将外部通入的直流电变成线圈内的交变电流的过程叫做“逆变”。

5、励磁方式分为他励式和自励式;自励式包括并励式、串励式和复励式。

(只考他励式和并励式，掌握他励式和并励式的图形)6、直流电机的额定值:①额定功率PN对于发电机额定功率指线端输出的电功率;对于电动机额定功率指轴上输出的机械功率。

②额定电压、额定电流均指额定状态下电机的线电压线电流。

7、磁极数=电刷数=支路数（2p=电刷数=2a，p为极对数，a为支路对数)8、空载时电极内的磁场由励磁绕组的磁动势单独作用产生，分为主磁通和漏磁通两部分。

9、电枢反应:负载时电枢磁动势对气隙主磁场的影响。

10、电刷位置是电枢表面电流分布的分界线。

11、交轴电枢反应的影响:①使气隙磁场发生畸变;②物理中线偏离几何中线;③饱和时具有一定的去磁作用。

12、电刷偏离几何中线时，出现直轴。

13、Ea=Cen Te=CTp Ia CT=9.55Ce14、发电机Ea=U+1aRa电动机U=Ea+IaRa15、他励发电机的特性（主要掌握外特性U=f(I) )曲线向下倾斜原因①U=Ea -IaRa;随着负载电流Ⅰ增大,电枢电阻压降IaRa随之增大，所以U 减小。

②交轴电枢反应产生一定的去磁作用;随着负载的增加,气隙磁通·和电枢电动势Ea 将减小,再加上IaRa的增大使电压的下降程度增大16、并励发电机自励条件:①电机的磁路中要有剩磁;②励磁绕组的接法要正确，使剩磁电动势所产生的电流和磁动势，其方向与剩磁方向相同;③励磁回路的总电阻必须小于临界电阻。

电动机直流和交流内部结构

电动机直流和交流内部结构
电动机直流和交流内部结构略有不同，下面以直流电机为例进行介绍：
- 分解结构：电机中不动的部分叫定子，定子就是两侧的永磁铁，它们安装在电机外壳的边缘内。

中间的电枢也被称为转子，转子就是能转动的部分，中轴从中间穿过，然后从电机后部伸出。

在电枢上安装了换向器，它们之间有缝隙。

在换向器两侧有两个电刷，电刷内部有弹簧，能一直使电刷与换向器保持接触，电流通过电刷和换向器流向电枢。

- 整体结构：两侧的永磁铁是电机中不动的部分，被称为定子。

中间的电枢能转动，被称为转子。

直流电动机基本结构

直流电动机基本结构
直流电动机是一种常用的电动机类型，可转换直流电能为机械能。

其基本结构包括转子、定子、电刷和磁场磁路。

1. 转子：直流电动机的转子通常采用换向器，由铜或铝制成。

转子通常由轴和箍板组成，箍板上安装有通电线圈，并在轴上固定了一组换向器。

转子的任务是在电场作用下旋转，并通过箍板上的电刷和定子上的电刷接触来实现电流传输。

2. 定子：直流电动机的定子由闭合铁芯电磁铁、包括磁铁线圈和铁心组成。

定子的任务是在通电状态下产生磁场，与转子的旋转运动相互作用，从而产生转矩。

3. 电刷：直流电动机的电刷是连接电源和转子线圈的导电器件，通常由碳石墨材料制成。

电刷固定在电机两端的电刷架上，并与转子上的换向器进行接触。

当转子旋转时，电刷架和电刷也会跟随转动，以保持电刷与转子上的换向器的良好接触。

4. 磁场磁路：磁场磁路是直流电动机中产生磁场的关键部分。

它由磁铁和磁路铁芯组成。

磁铁的作用是产生恒定的磁场，通常在定子上安装，包括极片和领头极。

磁路铁芯用于导磁，通常由铁制成，通过连接定子上的磁铁来形成一个完整的磁路。

直流电动机的工作原理是通过电源提供电流，产生磁场，使得转子在磁场的作用下旋转。

当电流通过转子线圈时，由于电刷的不断换向，使得电流方向不断变化，进而导致转子中产生电流，与磁场相互作用，产生转矩使转子旋转。

直流电动机具有结构简单、转矩平稳、调速范围广等优点，在工业生产中得到广泛应用。

它可以应用于各种需要转矩恒定和速度调节的场合，例如机床、风机、压缩机、交通工具等。

直流电机的基本结构和工作原理

一台电机既可作为发电机运行，又可作为电动机运行，这就是直流电机的可逆原理。
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:

《电机与拖动》第1章直流电机的结构和工作原理

直流电机的组成
作
用：产生感应电动势和电磁转矩，实现能量的转换
12
1.2
直流电机的结构和工作原理
图1-3 直流电机的结构图 a）直流电机的结构 b）轴端剖面图 1-风扇 2-机座 3-电枢 4-主磁极 5-刷架 6-换向器 7-接线板 8-出线盒 9-换向极 10-端盖
13
1.2
1、定子
30
1.2
3．励磁方式
直流电机的结构和工作原理
励磁绕组获得励磁电流的方式称为励磁方式，如图1-14所示。
图1-14 直流电机的励磁方式 a）他励 b）并励 c）串励 d）复励
31
1.2
直流电机的结构和工作原理
三、直流电机的工作原理
1．直流发电机的基本工作原理
当原动机拖着电枢以一定的转速在磁场中逆时针旋转时，根据电磁感应原理，线圈边ab和cd以线速度v切割磁力线产生感应电动势，其方向用右手定则确定。在图中所示的位置，线圈的边ab处于N极下，产生的电动势从b指向a；线圈的cd边处于S极下，产生的感应电动势从d指向c。从整个线圈来看，电动势的方向为d c b a。反之，当ab边转到S极下，边cd转到N极下时，每个边的感应电动势
图1-8 线圈在槽内的放置示意图 1-上层有效边 2、5-端接部分 3-下层有效边 4-线圈尾端 6-线圈首端
20
1.2
直流电机的结构和工作原理
绕组联接如图1-9所示。

y1
--极距，就是一个磁极在电枢表面的空间距离，其计算是： --第一节距
yk
--换向器节距
y2
Z 2p
--第二节距
y
--合成节距
冒烟（是否冒烟）

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。

直流电机的工作原理与基本结构

2）在电刷AB两端接上直流电源。
-
S
2.直流电动机的工作原理分析
电刷AB接直流电源： A接正极，B接负极。
图a 导体ab处于N极下时，电枢逆时针旋转
当导体ab处于N极下、cd处于S极下时，ab中的电流由a流向 b，cd中的电流由c流向d，整个线圈中的电流顺时针流动。用左手定则判定：导体ab受力方向从右向左；导体cd受力方向从左向右，形成逆时针方向的电磁转矩，带动电枢逆时针旋转。
直流电机的工作原理与基本结构
一、直流电机简介
1.直流电机的定义
直流电机是通以直流电流的旋转电机，是电能和机械能相互转换的设备。
将机械能转换为电能的是直流发电机；将电能转换为机械能的是直流电动机。
与交流电机一样，直流电机的工作也遵循“导体切割磁力线产生感应电动势”“载流导体在磁场中会受到电磁力的作用”，这两条基本物理原理。
2.直流电机的特点（与交流电机相比）
●直流电动机的优点
调速性能好，启动转矩大，过载能力强。
●直流发电机的优点
性能好，能提供无脉动的大功率直流电源，输出电压还可以精确调节和控制。
●直流电机的缺点
1）制造工艺复杂，消耗有色金属较多，生产成本高。 2）运行时电刷和换向器之间容易产生火花，工作可靠性较差，维护比较困难。
2.直流电动机的工作原理分析
图a
图b
图c
图d
直流电动机工作过程分解图
直流电动机电刷两端接入的是直流电源，经过换向片和电刷流到电枢线圈中的电流，却是交变的。
在恒定的励磁磁场作用下，位于N极下的电枢导体受力方向始终不变，位于S极下的电枢导体受力方向也始终不变。
实际电机有多个位于不同角度的电枢线圈，它们产生的电磁转矩方向始终不变，能够带动电枢朝某个方向连续旋转。