1.1直流电机的工作原理和基本结构
有刷直流电机和无刷直流电机的结构及工作原理
有刷直流电机和无刷直流电机的结构及工作原理一、有刷直流电机的结构及工作原理1.1 有刷直流电机的组成部分有刷直流电机主要由以下几个部分组成：定子、转子、电刷、换向器和轴承。
其中，定子和转子是电机的核心部件，电刷和换向器则起到传输电流和实现换向的作用，轴承则保证了电机的正常运转。
1.2 有刷直流电机的工作原理有刷直流电机的工作原理主要是利用电刷在换向器表面产生摩擦力，使电流在定子和转子之间的线圈中产生磁场，从而实现电机的转动。
当电流通过定子线圈时，会产生一个磁场，这个磁场会与转子上的永磁体相互作用，使转子产生旋转力矩。
而电刷则在换向器表面不断滑动，当电流方向改变时，电刷与换向器之间的接触点也会随之改变，从而实现电流方向的切换。
这样，电机就能连续不断地转动下去。
二、无刷直流电机的结构及工作原理2.1 无刷直流电机的组成部分无刷直流电机与有刷直流电机相比，最大的区别在于它采用了无刷设计，即没有传统的电刷。
因此，无刷直流电机的主要组成部分包括：定子、转子、霍尔传感器、电子控制器和轴承等。
其中，定子和转子是电机的核心部件，霍尔传感器用于检测转子的转速，电子控制器则负责控制电机的运行，轴承则保证了电机的正常运转。
2.2 无刷直流电机的工作原理无刷直流电机的工作原理与有刷直流电机类似，也是通过电磁感应原理实现的。
当电流通过定子线圈时，会产生一个磁场，这个磁场会与转子上的永磁体相互作用，使转子产生旋转力矩。
由于无刷直流电机采用了无刷设计，因此不需要传统的电刷来实现换向。
相反，霍尔传感器会实时监测转子的转速，并将这些信息传递给电子控制器。
电子控制器根据这些信息来判断是否需要进行换向操作，从而实现连续不断地转动下去。
三、总结有刷直流电机和无刷直流电机虽然在结构上有所不同，但其工作原理都是基于电磁感应原理。
有刷直流电机通过电刷在换向器表面产生摩擦力来实现换向和连续转动；而无刷直流电机则采用霍尔传感器和电子控制器来实现换向和连续转动。
第1章 直流电动机基本理论及结构
上一页 下一页 返回
1.1 直流电动机的原理与结构
电动机铭牌上所标的数据为额定数据.具体含义有以下几点。 电动机铭牌上所标的数据为额定数据 具体含义有以下几点。 具体含义有以下几点 1.型号 型号 电动机的型号一般采用大写印刷体的汉语拼音字母和阿拉伯 数字表示。 数字表示。 2.直流电动机的额定值 直流电动机的额定值 (1)额定功率 N是指电动机在额定状态下运行时轴上输出的 额定功率P 额定功率 机械功率.又称为额定容量 又称为额定容量(W) 机械功率.又称为额定容量(W) 。它等于额定电压和电流的 乘积再乘上电动机的效率. 乘积再乘上电动机的效率 (2)额定电压 N是指电动机寿命期内安全工作的最高电压 额定电压U 额定电压 (V). (3)额定电流 N是指电动机轴上带有额定机械负载时的输人 额定电流I 额定电流 电流(A). 电流 (4)额定转速 N是指在额定电压、额定电流和额定输出功率 额定转速n 额定转速 是指在额定电压、 的情况下电动机运行时的旋转速度(r/min) . 的情况下电动机运行时的旋转速度
上一页 下一页 返回
1. 2 直流电动机电枢绕组
1.2.2 电枢绕组的基本要求及绕制规则
对电枢绕组的基本要求是:一方面能够产生足够大的电动势 对电枢绕组的基本要求是 一方面能够产生足够大的电动势. 一方面能够产生足够大的电动势 通过一定大小的电流.产生足够的转矩 产生足够的转矩;另一方面要尽可能节 通过一定大小的电流 产生足够的转矩 另一方面要尽可能节 约材料.结构简单 结构简单。 约材料 结构简单。 绕组是由元件构成的一个元件由两条元件边和端接线组成。 绕组是由元件构成的一个元件由两条元件边和端接线组成。 元件边放在槽内.能切割磁力线产生感应电动势 称为“‘ 能切割磁力线产生感应电动势.称为“‘有 元件边放在槽内 能切割磁力线产生感应电动势 称为“‘有 效边” 端接线放在槽外 不切割磁力线.仅作为连接线使用 端接线放在槽外.不切割磁力线 仅作为连接线使用。 效边”;端接线放在槽外 不切割磁力线 仅作为连接线使用。 为了便于嵌线.每个元件的一个边放在某一个槽的上层 每个元件的一个边放在某一个槽的上层.称为 为了便于嵌线 每个元件的一个边放在某一个槽的上层 称为 上层边.另一个边则放在另一个槽的下层 称为下层边。 另一个边则放在另一个槽的下层.称为下层边 上层边 另一个边则放在另一个槽的下层 称为下层边。绘图 为了表达清晰.将上层边用实线表示 时.为了表达清晰 将上层边用实线表示，下层边用虚线表示。 为了表达清晰 将上层边用实线表示，下层边用虚线表示。
直流电机的结构和工作原理
直流电机的结构和工作原理1. 直流电机的基础知识嘿，朋友们！今天我们来聊聊直流电机。
没错，就是那个在你家电动玩具里，或者在一些大型机器上转来转去的家伙。
直流电机可不是个简单的转轮子，它背后有一套复杂却又让人觉得神奇的结构和原理。
你可能会问，电机到底是怎么工作的？别急，咱慢慢来，今天就给大家揭开这个小秘密！1.1 直流电机的组成部分首先，我们得知道，直流电机主要由三个部分组成：定子、转子和换向器。
听起来有点高大上，其实就是电机内部的几个重要“角色”。
定子就像电机的“家”，它负责产生一个固定的磁场。
转子呢，咱可以把它想象成电机的小伙子，它在电磁力的作用下旋转，就像一个旋转木马，乐此不疲。
至于换向器嘛，简单来说，它就是个调皮捣蛋的小家伙，负责改变电流的方向，让转子能够持续转动。
1.2 工作原理简单说好了，接下来咱就聊聊工作原理。
直流电机的运行其实很简单，主要是利用了电磁感应原理。
你给电机通电后，电流在转子上流动，转子就会在定子产生的磁场中受力，哗啦一下就开始旋转。
等到转子转到一定角度，换向器会把电流的方向调过来，转子又能继续转下去，简直就像“马达”一样，转个不停。
说白了，就是电流和磁场的“拉锯战”，让这个小家伙源源不断地工作。
2. 直流电机的优缺点2.1 优点当然，直流电机也是有优缺点的，咱先从优点说起。
它的控制非常简单，你只要调节电压，就能轻松地改变转速。
用通俗的话说，就是“调调就行”，非常方便。
而且，直流电机启动时的扭矩很大，能很快达到所需的速度，就像你喝了咖啡后的精神状态，瞬间清醒，干劲十足！再者，它的结构相对简单，维护起来也不费劲，几乎是个“懒人电机”。
2.2 缺点但是，没事就不能光说好，直流电机也有它的缺点。
比如说，换向器容易磨损，使用一段时间后可能就得更换，虽然这也不算太麻烦，但你总不能老是折腾它嘛。
还有，直流电机在高速运转时可能会出现噪音，嘿，这就像是个不太会控制音量的小朋友，欢快得让人有点受不了。
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。
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)
DC电机讲解
几何中性线
（a）气隙形状
1.3 直流电机的电枢反应
1.3.1 直流电机的空载磁场
空载时的气隙磁通密度为一平 顶波，如下图(b) 所示。
Bx
（b）气隙磁密分布
空载时主磁极磁通的分布情况， 如右图(c) 所示。
1.3 直流电机的电枢反应
1.3.1 直流电机的空载磁场
为了感应电动势或产生电磁转 矩，直流电机气隙中需要有一定量 的每极磁通 0 ，空载时，气隙磁 通 0 与空载磁动势F f 0 或空载励磁 电流 I f 0 的关系，称为直流电机的空 载磁化特性。如右图所示。 为了经济、合理地利用材料， 一般直流电机额定运行时，额定磁 通 N 设定在图中A点，即在磁化特 性曲线开始进入饱和区的位置。
1.1 直流电机的基本工作原理和结构
1.1.2 直流电动机的工作原理
二、直流电动机工作原理 直流电动机是将电能转变成机 械能的旋转机械。 把电刷A、B接到直流电源上， 在磁场作用下，N极性下导体 电刷A接正极，电刷B接负极。此时 ab受力方向从右向左，S 极下导体 电枢线圈中将电流流过。如右图。 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。
1.3 直流电机的电枢反应
1.3.2 直流电机负载时的负载磁场
如果认为直流电机电枢上 有无穷多整距元件分布，则电 枢磁动势在气隙圆周方向空间 分布呈三角波，如图中 Fax 所 示。 由于主磁极下气隙长度基 本不变，而两个主磁极之间， 气隙长度增加得很快，致使电 枢磁动势产生的气隙磁通密度 为对称的马鞍型，如图中Bax 所示。
y y1 y2 y y1 y2
换向节距 ky ：同一元件首末端连接的换向片之间的距离。
直流电机
1.1.1直流电机的主要结构：直流电机由静止的部分定子和旋转的部分转子两大部分构成：1、定子部分：定子包括机座、主磁极、换向极和电刷装置等。
1）主磁极：在大多数直流电机中，主磁极是电磁铁，为了尽可能的减小涡流和磁滞损耗，主磁极铁心用1～1.2mm厚的低碳钢板叠压而成。
整个磁极用螺钉固定在机座上。
主极的作用是在定转子之间的气隙中建立磁场,使电枢绕组在此磁场的作用下感应电动势和产生电磁转矩.2）、换向极：换向极又称附加极或间极,其作用是用以改善换向。
换向极装在相邻两主极之间，它也是由铁心和绕组构成。
3）、机座：一是作为电机磁路系统中的一部分，二是用来固定主磁极、换向极及端盖等，起机械支承的作用。
因此要求机座有好的导磁性能及足够的机械强度与刚度。
机座通常用铸钢或厚钢板焊成。
4）电刷装置：电刷的作用是把转动的电枢绕组与静止的外电路相连接，并与换向器相配合，起到整流或逆变器的作用。
2、转子部分：转子又称为电枢，包括电枢铁心、电枢绕组、换向器、风扇、轴和轴承等。
1）电枢铁心：示电机主磁路的一部分，用来嵌放电枢绕组的，为了减少电枢旋转时电枢铁心中因磁通变化而引起的磁滞及涡流损耗，电枢铁心通常用0.5mm厚的两面涂有绝缘漆的硅钢片叠压而成。
2）电刷装置：电刷的作用是把转动的电枢绕组与静止的外电路相连接，并与换向器相配合，起到整流或逆变器的作用。
2、转子部分：转子又称为电枢，包括电枢铁心、电枢绕组、换向器、风扇、轴和轴承等。
1）电枢铁心：示电机主磁路的一部分，用来嵌放电枢绕组的，为了减少电枢旋转时电枢铁心中因磁通变化而引起的磁滞及涡流损耗，电枢铁心通常用0.5mm厚的两面涂有绝缘漆的硅钢片叠压而成。
2）电枢绕组：电枢绕组是由许多按一定规律联接的线圈组成，它是直流电机的主要电路部分，也是通过电流和感应电动势，从而实现机电能量转换的关键性部件。
1.1.2 直流电机的工作原理：1、直流发电机的工作原理：如图所示：从以上分析可以看出，线圈中的电动势及电流的方向是交变的，只是经过电刷和换向片的整流作用，才使外电路得到方向不变的直流电。
直流电机的基本工作原理及结构
直流电 动机的 工作原 理示意 图:
1.1.3 直流电机的铭牌数据 额定功率 PN
指轴上输出 指电刷间输出的 电动机 额定条件下电机 发电机 的机械功率 额定电功率 所能提供的功率 额 定 电U 压 N
在额定工况下，电机 出线端的平均电压
额定电流 IN
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. 电机铭牌上还标有其它数 额定励磁电流 I fN 据，如励磁电压、出厂日 对应于额定电压、额定电流、额 期、出厂编号等。 定转速及额定功率时的励磁电流
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 F aq 枢磁动势 和直轴电枢磁 动势 。 F ad
电刷顺转向偏移
发电机 电动机 交轴和直轴去磁 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
1.4 直流电机的电枢电动势和电磁转矩
漏磁通
磁力线不进入电枢铁心， 直接经过气隙、相邻磁极 或定子铁轭形成闭合回路
漏磁路
主磁通
磁力线由N极出来，经气隙、 电枢齿部、电枢铁心的铁轭、 电枢齿部、气隙进入S极，再 经定子铁轭回到N极
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%。
0
N
A
为了经济、合理地利用材料， 一般直流电机额定运行时，额定磁 通 N 设定在图中 A点，即在磁化特 性曲线开始进入饱和区的位置。
0
I fN
I f0 I f F f 0 IN
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直流电机的工作原理和基本结构
未标注时，即为定额工作方式。 • （8）绕组温升或绝缘等级 • （9）电机的型号：开启式，防护式，封闭式，防爆
式。 • （10）其他：制造厂家，出厂年月，出厂序号。
2020年3月8日 第25页
小结
• 常用的直流电机是换向器式电机，其电枢导 体感应的电势是交变的，经过换向器和电刷 的作用才得到直流电压。为了得到平稳的直 流电压，电枢绕组由许多分布于电枢表面的 线圈（元件）组成。
• 而且由于有换向器，使它比交流电机费工费料，造价昂贵。 运行时换向器需要经常维修，寿命也较短。
2020年3月8日 第5页
三、直流电机的发展状况
• 大功率半导体元件发展很快，它的可靠性、价格、 控制方便等指标日益改进，在某些场合，已经可以 成功地用可控整流电源代替直流发电机了。不过， 有些性能(如波形平滑等)仍不及直流发电机。
部分，又是电枢绕组的支撑 部件；电枢绕组就嵌放在电 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，如图 所示。小型电机的电枢铁心 冲片直按压装在轴上，大型 电机的电枢铁心冲片先压装 在转子支架上，然后再将支 架固定在轴上。为改善通风， 冲片可沿轴向分成几段，以 构成径向通风道。
2020年3月8日 第13页
• 2．电刷装置
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。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1.1 直流电机及其基本结构
• 直流电机及其用途 • 直流电机的基本结构 • 直流电机的励磁方式 • 直流电机的额定值与铭牌
2011年12月7日
第2页
一、直流电机及其用途
• 直流电机的定义 • 直流电机的优缺点
2011年12月7日
第3页
直流电机的定义
• 定义 定义：直流发电机把机械能变为直流电能， 电动机把直流电能变为机械能。 • 电机是使机械能与电能相互转换的机械。从 原理上讲，一台电机即可作为发电机运行， 也可以作为电动机运行，只是外界条件不同 而已。一个是输入机械能，一个是输入电能， 这种既能作发电机运行，又能作电动机运行 的原理，在电机理论中称为可逆原理。
2011年12月7日
第21页
2011年12月7日
第22页
2011年12月7日
第23页
换向器 • 在直流发电机中，换向器起整流作用。 • 在直流发电机中，将电枢绕组内部的交流变为 电刷上的直流。 • 在直流电动机中，将电刷上的直流变为电枢绕 组内部的交流。
2011年12月7日
第24页
2011年12月7日
磁轭
• 磁场间磁通通路，所用材料要求有较好的导磁性能。
2011年12月7日 第14页
2011年12月7日
第15页
2011年12月7日
第16页
电刷装置
• 电刷装置是电枢电流的引出(或引入)装置，它由电刷、刷 握（刷盒）、刷架和调压弹簧组成。
2011年12月7日
第17页
2011年12月7日
第18页
2011年12月7日 第5页
二、直流电机的基本结构
2011年12月7日
第6页
2011年12月7日
第7页
2011年12月7日
第8页
2011年12月7日
第9页
2011年12月7日
第10页
2011年12月7日
第11页
2011年12月7日
第12页
二、直流电机的基本结构
2011年12月7日
第13页
2011年12月7日
第19页
机座
机座有两个作用： • 一是作为主磁路的一部分； • 二是作为电机的结构框架，起支撑作用。
2011年12月7日
第20页
转子部分
电枢铁心和电枢绕组
• 直流电机的电枢一般都在转子上，以便实现电枢电流的 换向。 • 电枢铁心既是主磁路的组成部分，又是电枢绕组的支撑 部件；其作用是给主磁通提供低阻磁路和嵌放电枢绕组。 • 为减少电枢铁心内的涡流及磁滞损失，铁心一般用硅钢 片叠压夹紧而成。 • 电枢绕组是电流流通、产生感应电动势、产生电磁转矩 进行机电能量转换的部分。
定子部分
定子铁心和磁极 主磁极
• 主磁极的作用是建立主磁场 建立主磁场。 建立主磁场 • 为了减少电枢转动时由于齿、槽移动造成主极极靴表面 磁通密度变化所引起的损耗，使电枢表面的气隙磁密按 一定形状在空间分布。定子铁心通常用钢板冲片叠压紧 固而成。套装在各磁极上的励磁绕组既可串联、也可并 联，但连接时应使相邻的主磁极呈 、S交替排列 相邻的主磁极呈N、 交替排列 交替排列。 相邻的主磁极呈
2011年12月7日
第4页
直流电机的优缺点
• 优点 优点：(1)调速范围广，且易于平滑调节。(2)过载、起动、 制动转矩大。(3)易于控制，可靠性高。(4)调速时的能量 损耗较小。 • 在调速要求高的场所，如轧钢机、轮船推进器、电车、电 气铁道牵引，高炉送料、造纸、纺织拖动、吊车、挖掘机 械、卷扬机拖动等方面，直流电动机均得到广泛的应用， 直流发电机用作直流电动机、电解、电镀、电冶炼、充电 以及交流发电机的励磁等的直流电源。 • 主要缺点 主要缺点:(1)换向困难，它使直流电机的容量受到限制， 不能做得很大。目前极限容量也不过 万kW左右 极限容量也不过1万 左右。(2)由 极限容量也不过 左右 于有换向器，使它比交流电机费工费料，造价昂贵。运行 时换向器需要经常维修，寿命也较短。
第25页
2011年12月7日
第26页
2011年12月7日
第27页
三、直流电机的励磁方式
• 励磁绕组的供电方式称为励磁方式 励磁方式。直流电机分 励磁方式 成他励和自励二大类。 • 他励式 他励式直流电机的励磁绕组由其他电源 供电，励磁绕组与电枢绕组不相连接。 • 自励式 自励式直流电机的励磁绕组与电枢绕组 按一定的关系相连接。自励直流电机又可分为并 并 串励和复励等三种。 励、串励和复励
第33页
2011年12月7日
小结
• 旋转电机的结构有定子和转子两大部分，定子和 转子之间存在着空气隙。直流电机的定子主要用 来建立磁场并起机械支撑和防护的作用。转子是 电枢，用来感应电势，通过电流，起着机电能量 转换的作用。通过学习这一节的内容，应了解定、 转子各主要部分的功用和结构特点。 • 直流电机的性能随着励磁方式的不同而有很大差 异。按励磁方式可分为他励，并励，串励和复励 直流电机。对电机的额定值的含义，应有一个初 步的了解。
2011年12月7日
第32页
• (4) 额定转速nN 指额定状态下运行时转子的转速，以r ／min表示。 • (5) 额定励磁电压UfN (仅对他励电机)。 • (6)励磁方式：并励，串励，他励，复励。 • (7)定额：连续，短时，间歇三种定额工作方式。未标 注时，即为定额工作方式。 • (8)绕组温升或绝缘等级 • (9)电机的型号：开启式，防护式，封闭式，防爆式。 • (10)其他：制造厂家，出厂年月，出厂序号。
2011年12月7日 第34页
2011年12月7日 第29页
2011年12月7日
第30页Βιβλιοθήκη 四、直流电机的额定值与铭牌
额定值 是制造厂对各种电 气设备在指定工作 条件下运行时所规 定的一些量值。又 叫铭牌值。
2011年12月7日
第31页
• (1) 额定功率PN 指电机在铭牌规定的额定状态下运 行时，电机的输出功率，以kW表示。对电动机 对电动机，额 对电动机 定功率是指轴上输出的机械功率；对发电机 对发电机，是指 对发电机 线端输出的电功率，它等于额定电压和额定电流的 乘积。 • (2) 额定电压UN 指额定状态下电枢出线端的电压， 以V表示。中小型电动机 中小型电动机：110，220，440V；中小 中小型电动机 中小 型发电机：115，230，460V；大型电机 大型电机：800V左右。 型发电机 大型电机 • (3) 额定电流IN 指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，以A表示。
2011年12月7日
第28页
• 励磁绕组与电枢绕组并联的就是并励式 并励式。并励 并励式 时，励磁绕组上的电压就是电枢绕组的端电压。 • 励磁绕组与电枢绕组串联的就是串励式 串励式。串励 串励式 时励磁电流就是电枢电流，或是电枢电流的分 流。 • 具有复励方式 复励方式的直流电机，主极铁心上装有两 复励方式 个励磁绕组，一个是与电枢并联的并励绕组， 另一个是与电枢串联的串励绕组。