第一章直流电机概述

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《电机原理》直流电机PPT课件

绕组端部
图1-4 直流电机横剖面示意图
一、结构
1、定子
（1）主磁极作用：产生直流磁场。分类：永磁式、电磁式电磁式的构成： ①铁心，由1～1.5mm厚的钢板冲压而成。 ②励磁绕组，通入的是直流电。
（2）换向极作用：改善换向。1kW以上直流电机，几乎都安装换向极。组成：换向极铁心和换向极绕组。换向极绕组与电枢绕组串联。
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瞬时电路图
单波绕组的特点：
•同名磁极下各元件串联起来组成一条支路，支路对数a＝1，与磁极对数p无关。 •电刷在换向器表面上的位置对准主磁极中心线，支路电动势最大。 •电刷数量等于主磁极数（采用全额电刷）; •电枢电流 Ia＝2ia 。
二、直流电机的额定数据
1、额定容量PN：输出功率，单位kW。直流发电机：PN＝UN· IN
直流电动机：PN＝UN· IN ·
2、额定电压UN：额定状态下出线端电压，单位V 3、额定电流IN：额定状态下出线端电流，单位A 4、额定转速nN：额定状态下的电机转速，单位r/min 5、额定励磁电流
6、励磁方式
第一章直流电机
1-1 直流电机的结构与工作原理
一、结构 1、定子（1）主磁极：作用：产生直流磁场。分类：永磁、电磁电磁铁构成： ①铁心，由1～1.5mm厚的钢板叠压而成。 ②励磁绕组，励磁绕组中通入的是直流电。（2）换向极作用：改善换向。1kW以上直流电机，几乎都安装换向极。组成：换向极铁心和换向极绕组。换向极绕组与电枢绕组串联。

第一章-直流伺服电机

图1-1 电枢控制原理图
控制方式
2．磁场控制
电枢绕组电压保持不变，变化励磁回路旳电压。若电动机旳负载转矩不变，当升高励磁电压时，励磁电流增长，主磁通增长，电机转速就降低；反之，转速升高。变化励磁电压旳极性，电机转向随之变化。尽管磁场控制也可到达控制转速大小和旋转方向旳目旳，但励磁电流和主磁通之间是非线性关系，且伴随励磁电压旳减小其机械特征变软，调整特征也是非线性旳，故少用。
1.2.2 运营特征
（2）电枢电压对机械特征旳影响
n0和Tk都与电枢电压成正比，而斜率k则与电枢电压无关。相应于不同旳电枢电压能够得到一组相互平行旳机械特征曲线。
直流伺服电动机由放大器供电时，放大器能够等效为一种电动势源与其内阻串联。内阻使直流伺服电动机旳机械特征变软。
图 1-3 不同控制电压时旳机械特征
较小、电枢电阻 Ra 较大、转动惯量 J 较大
时是这种情况。
图1-6 在 4 e m 时, n、ia 旳过渡过程
过渡过程曲线
(2)
当
4 e
m
时，由
p1，.2
1 2 e
1
1 4 e m
， p1 和
p2
两根是共轭复数。
在过渡过程中，转速和电流随时间旳变化是周期性旳。
由e
La Ra
和m
2JRa 60CeCt
2
可知，电枢
电感 La 较大、电枢电阻 Ra 较小、转动
惯量 J 较小时，就会出现这种振荡现象。
图1-7 在 4 e m 时, n、ia 旳过渡过程
过渡过程曲线
⑶ 当4 e m 时（多数情况满足这一条件）， e 很小能够忽视不计。
于是式
m e

纪真电机学讲义

纪真电机学讲义全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：纪真电机学讲义第一章电机原理概述电机是将电能转换为机械能的设备，是现代工业中不可或缺的重要组成部分。

电机的基本原理是根据安培法则和洛伦兹力定律，利用导体在磁场中受到力的作用，从而实现电能向机械能的转换。

电机的工作原理十分复杂，涉及电磁理论、力学、热力学等多个领域的知识。

本章将介绍电机的分类、工作原理以及电机在现代社会中的应用。

第二章直流电机直流电机是最早被发明和广泛应用的电机类型之一。

它由定子、转子、电刷和换相器等部分组成，利用直流电流在磁场中的作用力来实现机械转动。

直流电机具有结构简单、运行可靠、速度调节范围广等优点，在工业生产、家用电器等领域都有着广泛的应用。

本章将详细介绍直流电机的结构、工作原理及控制方法。

除了直流电机和交流电机，还有一些特种电机用于特定的工作场景。

例如步进电机用于精确位置控制，无刷电机用于高速运动，线性电机用于直线运动等。

这些特种电机在航天航空、精密仪器、医疗器械等领域都有着重要的应用。

本章将介绍几种特殊电机的结构、工作原理以及应用领域。

第五章电机控制与调速电机控制是电机应用中的一个重要环节，可以通过改变电机的电流、电压、频率等参数来实现对电机的控制。

电机调速是电机控制的一种重要方式，可以根据需要调整电机的转速和功率输出。

现代电机控制技术包括直流调速、变频调速、矢量控制等多种方法，能够实现电机的高效、精准控制。

本章将介绍电机控制技术的发展历程以及各种调速方法的原理和应用。

第六章电机故障诊断与维护电机在长期运行过程中可能会出现各种故障，如温升过高、轴承损坏、绝缘老化等。

及时发现并排除电机故障对于延长电机寿命、保证生产运行具有重要意义。

电机故障诊断是电机维护的重要内容，可以通过振动分析、红外热像仪、超声波检测等工具和方法来对电机进行检测。

本章将介绍电机故障的常见原因、诊断方法以及维护保养的技巧。

能源消耗是现代社会面临的一个严重问题，提高电机的能源利用效率对于节约能源、减少环境污染具有重要意义。

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。

直流电动机的概述

直流电动机的概述
直流电动机的概述
直流电动机（Direct Current Motor，DCM）是一种利用电能将
能量传递到机械设备的设备。

它可以用于驱动车辆、制冷设备等各种电气设备。

直流电动机的结构是由一个外磁场的永磁体，一个内磁场的旋转电枢和一个导电片组成的。

两个磁场之间的交互作用使电枢的转子转动，从而产生机械能。

直流电动机具有调速精度高、工作稳定可靠、结构简单、制造维修方便等优点，是目前应用最为广泛的电动机形式。

由于其转子由永磁体构成，因此励磁结构也较为简单，可以全负载工作，当采用矢量变频调速控制时，可实现无级调速功能，具有良好的运行性能。

直流电动机的种类非常多，典型的直流电动机有单相直流电动机、三相异步电动机、齿轮直流电动机、永磁同步电动机等。

直流电动机的应用非常广泛，它可以用于汽车的发动机、摩托车的驱动以及多种机械设备的驱动。

在工业生产中，直流电动机可用于铝制品的淬火、冶金行业的淬火、精细件的砂光处理等。

- 1 -。

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。

第01章-直流电机概述

电机学
13
主讲教师：阎治安
电机学
1-2 直流电机的结构直流电机的结构
旋转电机都是由定子和转子两大部分组成旋转电机都是由定子和转子两大部分组成定子
定子 Stator
主磁极（主极铁心）主磁极（励磁绕组主极铁心）换向极（绕组和铁心）换向极（绕组和铁心）机座端盖电刷装置
转子 Rotor
16 主讲教师：阎治安
电机学
电枢绕组由一定数目的电枢线圈按一定的规律连
接组成，他是直流电机的电路部分，接组成，他是直流电机的电路部分，也是感生电动产生电磁转矩进行机电能量转换的部分。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，分上下两层用绝缘的圆形或矩形截面的导线绕成，嵌放在电枢铁心槽内，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（右图），并用槽楔压紧。），并用槽楔压紧之间都要妥善地绝缘（右图），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。型电机电枢绕组的端部通常紧扎在绕组支架上。
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N
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S
主讲教师：阎治安
电机学
三、直流电动机的原理直流电动机的原理电动机
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i 通过。电枢绕组，使电枢导体有电流 a 通过。
b
N
电机内部有磁场存在。电机内部有磁场存在。
a d
载流的转子（即电枢）载流的转子（即电枢）导体将受到电左手定则）磁力 f 的作用 f = B l ia （左手定则）

第1章直流电机

主磁路
直流电机中，主磁通是主要的，它能在电枢绕组中感应电动势或产生电磁转矩，而漏磁通没有这个作用，它只是增加主磁极磁路的饱和程度。在数量上，漏磁通比主磁通小得多，大约是主磁通的20%。
第1章直流电机
空载时，励磁磁动势主要消耗在气隙上。当忽略铁磁材料的磁阻时，主磁极下气隙磁通密度的分布就取决于气隙的大小和形状。
第1章直流电机
2、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。电枢磁动势可以分解
为两个垂直分量：交轴电枢磁动势和直Fa轴q 电枢磁动势。 Fad
电刷顺转向偏移
发电机交轴和直轴去磁
电动机交轴和直轴助磁
电刷逆转向偏移交轴和直轴助磁交轴和直轴去磁
弱，物理中性线偏离几何中性线角，磁通密度的曲线与空载
时不同。
2)、对主磁场起去磁作用
磁路不饱和时，主磁场被削弱的数量等于加强的数量，因此每极量的磁通量与空载时相同。电机正常运行于磁化曲线的膝部，主磁极增磁部分因磁密增加使饱和程度提高，铁心磁阻增大，增加的磁通少些，因此负载时每极磁通略为减少。即电刷在几何中性线时的电枢反应为交轴去磁性质。
在额定电压下，运行于额定功率时对应的电流
在额定电压、额定电流下，运
电动机：是指输入额定电压。
行于额定功率时对应的转速.
额定励磁电流I fN
对应于额定电压、额定电流、额定转速及额定功率时的励磁电流
电机铭牌上还标有其它数据，如励磁电压、出厂日期、出厂编号等。
第1章直流电机
此外，电机铭牌上还标有其它数据，如励磁电压、出厂日期、出厂编号等。
2i2a2iaia

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

第01讲直流电机的原理和结构

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S
N
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电枢的位置问题
N
+
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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

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。

第一章直流电机基本知识

本次课要点 1.直流电机的组成及各部件的作用。 2.直流发电机和直流电动的额定功率有何不同，额定功率、额定电压和额定电流的关系是什么？
第三节直流电机的电枢绕组电枢绕组是电能和机械能相互转换的枢纽研究直流电机电枢绕组，主要是找出电枢绕组的线圈之间及线圈与换向器之间的连接规律。不同类型的电枢绕组，具有不同的连接规律。直流电机的电枢绕组分为单叠绕组、复叠绕组、单波绕组、复波绕组等几种类型。对电枢绕组的要求：在通过规定的电流和产生足够的电势和电磁转矩前提下，所消耗的有效材料最省，强度高（机械、电气、热），运转可靠，结构简单等。
3）当电枢转过180° 时，导体ab和cd及红绿换向片位置互换，如右图所示。由右手定则可确定感应电动势方向分别为 a→b，c→d。此时，电动势方向刚好与开始瞬时方向相反。外电路中电流方向为：绿换向片→A→负载→B→红换向片。由此可见，电刷A始终与N极下的有效边所连接的换向片接触，故电刷的极性不变。
3.直流发电机产生的电磁转矩直流发电机电刷两端获得直流感应电动势后，若接通电外路负载，线圈内便产生一电流，电流i方向与电动势e方向相同。同时通电导体在磁场又会产生一电磁力f，形成以电磁转矩T，T的方向由左手定则判断可知，T与线圈转动方向相反。即电磁转矩将阻碍线圈的旋转，称为阻转矩。
励磁绕组和串换向极后的电枢绕组出线
定子机座换向极铁心
换向极绕组
主磁极铁心
主磁极绕组（励磁绕组）
换向极绕组与电枢绕组的串联接线
直流电机定子
1.定子定子：产生磁场和机械支撑（1）机座：兼起机械支撑和导磁磁路两个作用。通常为铸钢件，也有采用钢板焊接而成，对于换向要求较高的电机，可以采用叠片结构的机座。

《直流电机》PPT课件 (2)

直流电机的元件嵌放在电枢铁心的槽中，为了便于嵌线，每个元件的一个元件边放在某一槽的上层(称为上元件边)，另一个元件边则放在另外一槽的下层(称为下元件边).
元件数S=换向片数K =电枢槽数Z
绕组的连接方式：单叠绕组、单波绕组、复叠绕组、复波绕组、蛙绕组（叠绕和波绕混合绕组）
极距：一对磁极在电枢表面所跨过的距离。
励磁绕组：各个主极上的励磁线圈组成励磁绕组，各主极的励磁线圈常用串联方式联接，这样可以保证各主极线圈的电流一致。主磁极在电机中总是成对出现，其极性沿圆周是 N, S交替排列，因此串联时，相邻两主磁极线圈中电流环绕的方向是相反的。
2.换向极容量大于1kw 的直流电机，在相邻两主磁极之间装设换向极，它的作用是改善换向。换向极形状比较简单，因此常用厚钢板制成。有些电机的换向极也要求用钢片绝缘后叠装而成。换向极上装有换向极绕组，一般由粗的扁铜线绕成，只有几匝，换向极绕组总是与电枢绕组串联的。
直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应产生的交变电动势，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。
1.2.2 直流电动机工作原理
产生力矩的两个必要条件
f Bi l sin( )N
①有磁场存在
励磁绕组通电流
②导体中有电流
电枢绕组加电压
作用在线圈上的电磁转矩为
T f D N.m
2
电磁转矩就是直流电动机的驱动转矩。
直流电动机工作原理
N
＋
U
－
S
N
＋
U
－
S
线圈边切割磁力线会产生什么？
电磁关系
直流电
交流电
流
换向流

直流电机篇PPT课件

电机振动或噪声过大
常见问题诊断方法修复措施
电机振动或噪声过大可能是由于机械松动、转子不平衡、轴承损坏等原因所致。
诊断电机振动或噪声过大的方法包括观察法、听觉法、触摸法等，通过这些方法可以初步判断故障原因。
针对不同的故障原因，采取相应的修复措施，如紧固松动部位、重新平衡转子或更换轴承等，以消除振动或噪声。
05
直流电机常见故障与维护
电刷与换向器磨损
正常磨损磨损原因维护建议
电刷和换向器在电机运行过程中会发生正常磨损，这是由于电流通过电刷与换向器接触产生摩擦所致。
电刷与换向器的磨损主要与电流大小、电刷压力、换向器表面粗糙度以及电机运行环境有关。
为减缓电刷与换向器的磨损，应定期检查电刷和换向器的磨损情况，保持适当的电刷压力和换向器表面粗糙度，并确保电机运行环境良好。
铁芯通常由硅钢片叠压而成，以减小磁阻和减少能量损失。
转子
转子是直流电机的旋转部分，通常由铁芯和绕组组成。
铁芯同样由硅钢片叠压而成，以减小磁阻和减少能量损失。
绕组则通常由绝缘导线绕制而成，以产生磁场。
换向器
换向器是直流电机的重要部件之一，主要作用是将电刷上的直流电流转换为绕组上的交流电流，以实现电流方向的改变。
电机过热或冒烟
01
严重故障
02
电机过热可能是由于负载过大、通风不良、轴承损坏等原因所致，冒烟则可能是由于电机内部短路或严重过载引起。
03
预防措施
04
为预防电机过热或冒烟，应定期检查电机运行状况，确保通风良好，避免超载运行，并定期更换轴承等易损件。
05
处理方法
06
一旦发现电机过热或冒烟，应立即停机检查，找出故障原因并排除，同时对电机进行全面检修和保养。