直流电机的基本工作原理和基本结构
直流电动机(原理)
电动机 PN U N I N N 103 kW 发电机 PN UNIN 103 kW
2、直流电动机工作原理
2、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，电刷A接正极，电刷B接负极。 此时电枢线圈中将有电流流过。 在磁场作用下，有导体产生F=BIL。该电磁力形成电磁转矩,使 电机转子旋转。
思考：电磁力的方向怎么判断？大小与哪些因素有关？分析转动过程？
换向极绕组与电枢绕组串联, 换向磁极的作用是消弱电枢磁场。
（3）电刷装置 与换向器配合,完成交直流的互换。数目与主磁极相同。
电刷座
电刷
3.转子 又称为电枢
（1）电枢铁心
既是主磁路的一部分， 又可以放置电枢绕组。 （2）电枢绕组 电枢绕组与换向器联结。 主要作用产生感应电动势和电 磁转矩，实现机电能量的转换。 （3）换向器 换向器由许多彼此绝缘的钢 质换向片组成一个圆柱体，装在 转子转轴的一端，与电刷装置配 合,完成直流与交流的互换。
二、直流电动机的种类和铭牌
1. 直流电机绕组端子标号： 电枢绕组：始端A1－末端A2 ；换向绕组：始端B1－末端B2 ； 补偿绕组：始端C1－末端C2 ；串励绕组：始端D1末端D2 ； 并励绕组：始端E1－末端E2 ；他励绕组：始端F1－末端F2 2.直流电动机的分类 直流电动机按产生磁场的方式来进行区分，分为两大类：他励和自励。 他励是指通入电动机定子中，产生磁场的电 流If与通入电动机转子，产生转矩的电流 Ia分 别由两个电源提供。 他励的特点是,励磁电流If的大小与 电枢电压U及负载等参数无关。
直流电动机的结构与工作原理
直流电动机的结构与工作原理直流电动机（DC Motor）是一种将电能转化为机械能的装置，它由固定不动的定子和绕在定子上的可旋转转子组成。
直流电动机的结构和工作原理是实现电能转换的关键。
一、直流电动机的结构直流电动机的结构包括定子（Stator）、转子（Rotor）、换向器（Commutator）和碳刷（Carbon Brushes）。
1. 定子（Stator）：定子是直流电动机的固定部分，由铁心和绕组组成。
铁心通常采用硅钢片制成，绕组则由若干个线圈组成。
当外加电压施加在绕组上时，形成的磁场将影响转子的运动。
2. 转子（Rotor）：转子是直流电动机的旋转部分，它由线圈、铁芯和轴组成。
转子的线圈通常由导电材料绕制而成，铁芯可以通过提高磁导率来增强磁场。
当电流通过转子的线圈时，线圈将受到力的作用而旋转。
3. 换向器（Commutator）：换向器是直流电动机的关键部件之一，它位于转子一端的轴上。
换向器由多个导电片和绝缘片交替组成。
当转子旋转时，换向器将不断地改变电流的方向，使得转子能不断地顺时针或逆时针旋转。
4. 碳刷（Carbon Brushes）：碳刷是直流电动机中的另一个重要部件，它与换向器接触并提供电流给转子。
碳刷通常由碳材料制成，它具有良好的导电性能和耐磨损性能。
二、直流电动机的工作原理直流电动机的工作原理基于法拉第电磁感应定律和洛伦茨力原理。
1. 法拉第电磁感应定律：当导体在磁场中运动时，导体两端将产生感应电动势。
在直流电动机中，定子绕组通过外加电压形成的磁场作用下，当转子旋转时，转子上的线圈将切割磁场线，引发感应电动势。
2. 洛伦茨力原理：导体通电后，在磁场中会受到洛伦茨力的作用。
直流电动机中，当电流通过转子的线圈时，线圈受到的洛伦茨力将使转子旋转。
基于以上原理，直流电动机的工作可以总结为以下几个步骤：a. 施加电源电压：通过碳刷与换向器接触，将电源电压施加在定子绕组上形成磁场。
b. 电流传递至转子：经过换向器和碳刷的作用，电流将传递到转子的线圈上。
直流电机ppt
电刷
换向器
直流电源(-)电刷换向器线圈工作原理
电刷
由左手定则，通电线
+
F N
I
圈在磁场的作用下， U
将受到力的作用，使
F I
线圈逆时针旋转。
–
S
换向片
图1-2 电枢线圈旋转方向示意图
电刷与电源固定联接，线圈无论怎样转动，总是上半边的电 流向里，下半边的电流向外。电刷压在换向片上。
基本结构
图1-3 直流电机剖面图
作用：整流或逆变的作用 构成：由许多具有鸽尾形的换向片叠成
直流电机的额定值
PN ：电机在铭牌规定的额定状态下运行时，电机输出功率。 对电动机而言，指轴上的输出机械功率。
U N ：额定状态下，电枢出线端电压。 IN ：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。 nN ：额定状态下运行时转子转速。
a) 电枢反应增磁
b) 电枢反应去磁
图2-3 电刷不在几何中性线上时，电枢磁动势的直轴分量
三、直流电动机基本方程
电压平衡方程
U E Ia Ra
E Cen
U ：外加电压 Ra: 绕组电阻
Ra
+
+
Ia
U
ME
–
–
图3-1 稳态运行时直流电机电路图
以上两公式反映的概念：
(1)电枢反电动势的大小和磁通、转速成正比，若想改变 E， 只能改变 或 n。
工作特性
转矩特性：Te f (P2 )
Te
T0
T2
T0
P2
：转子机械角速度
转矩特性基本呈线性关系；实
际上，P2 增大时，转速略有下 降，故曲线将略微向上弯曲。
简述直流电动机的基本结构和工作原理
简述直流电动机的基本结构和工作原理直流电动机是一种将直流电能转化为机械能的装置，广泛应用于各种工业和家用设备中。
它的基本结构包括定子、转子、电刷和电枢等部分。
定子是直流电动机的静止部分，由定子铁芯和绕组组成。
定子铁芯是由硅钢片堆叠而成，具有较高的磁导率和低的磁滞损耗，以提高磁场的稳定性。
定子绕组则是由若干匝的导线绕制而成，通过通电产生磁场。
转子是直流电动机的旋转部分，也是电动机的主要运动部件。
它由铁芯、电枢和电枢绕组组成。
转子铁芯通常由硅钢片制成，以降低铁芯的磁滞损耗。
电枢则是由许多个绕组组成，通常采用绝缘导线绕制而成。
电枢绕组的导线数量和排列方式根据具体需求而定。
电刷是直流电动机的关键部件之一，它位于转子的两侧，通过与电枢绕组的接触实现电能的传递。
电刷通常由碳材料制成，具有良好的导电性能和耐磨性。
电枢是直流电动机的核心部件，也是将电能转化为机械能的关键。
当电流通过电枢绕组时，会在电枢绕组中产生一个磁场。
根据左手定则，磁场与电枢绕组中的电流方向相互垂直，产生一个力矩，使电枢开始旋转。
通过不断改变电枢绕组中的电流方向，可以实现电机的正反转。
直流电动机的工作原理可以简单概括为：当电流通过定子绕组时，产生一个恒定的磁场。
这个磁场会与电枢绕组中的电流相互作用，产生一个力矩，使电枢开始旋转。
同时，通过电刷与电枢绕组的接触，可以不断改变电枢绕组中的电流方向，从而实现电机的正反转。
总结起来，直流电动机的基本结构包括定子、转子、电刷和电枢等部分。
其工作原理是利用定子绕组产生的磁场与电枢绕组中的电流相互作用，产生一个力矩，实现电能到机械能的转换。
直流电动机在各种设备中具有广泛的应用，是现代工业和家庭生活中不可或缺的重要装置。
直流电机
第一章直流电机直流电机是一种通过磁场的耦合作用实现机械能与直流电能相互转换的旋转式机械，包括直流发电机和直流电动机。
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。
与交流电机相比，直流电机结构复杂，成本高，运行维护较困难。
但直流电动机调速性能好，启动转矩大，过载能力强，在启动和调速要求较高的场合，仍获得广泛应用。
作为直流电源的直流发电机虽已逐步被晶闸管整流装置所取代，但在电镀、电解行业中仍被继续使用。
第一节直流电机的基本原理与基本结构直流电机是根据导体切割磁感线产生感应电动势和载流导体在磁场中受到电磁力的作用这两条基本原理制造的。
因此，从结构上看，任何电机都包括磁路和电路两部分；从原理上讲，任何电机都体现了电和磁的相互作用。
一、直流电机的工作原理（一）直流发电机工作原理图 1-1 所示两极直流发电机模型，可说明直流发电机的基本工作原理。
图中，N 、S 是一对固定不动的磁极。
磁极可以由永久磁铁制成，但通常是在磁极铁心上绕制励磁绕组，在励磁绕组中通入直流电流，即可产生N 、S 极。
在N 、S 磁极之间装有由铁磁性物质构成的圆柱体，在圆柱体外表面的槽中嵌放了线圈abcd ，整个圆柱体可在磁极内部旋转。
整个转动部分称为转子或电枢。
电枢线圈abcd 的两端分别与固定在轴上相互绝缘的两个半圆铜环相连接，这两个半圆铜环称为换向片，即构成了简单的换向器。
换向器通过静止不动的电刷 A 和 B ，将电枢线圈与外电路接通。
电枢由原动机拖动，以恒定转速按逆时针方向旋转，转速为n （r/min ）。
若导体的有效长度为 l ，线速度为v ，导体所在位置的磁感应强度为B ，根据电磁感应定律，则每根导体的感应电动势为e Blv =，其方向可用右手定则确定。
当线圈有效边ab 和cd 切割磁感线时，便在其中产生感应电动势。
如图1-1所示瞬间，导体ab 中的电动势方向由b 指向a ，导体cd 中的电动势则由d 指向 c ，从整个线圈来看，电动势的方向为d 指向a ，故外电路中的电流自换向片1流至电刷A ，经过负载，流至电刷B 和换向片2，进入线圈。
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。
直流电机电动机的结构与工作原理
直流电机电动机的结构与工作原理直流电机（直流电动机）的结构与工作原理直流电机是一种经常被使用的电动机类型，它通过电流的流动产生机械运动。
本文将详细介绍直流电机的结构与工作原理。
一、直流电机的结构直流电机由以下几个主要部分组成：1. 定子（Stator）：定子是由一组绕组和磁场构成的，它通常是由永磁体或允许通电的绕组构成。
定子的结构和性质直接决定了电机的输出性能。
2. 转子（Rotor）：转子是由一组导体和磁极构成的，它可以旋转在定子的磁场中。
转子通常由铁心、铜线和轴承组成，它的旋转产生了机械能。
3. 磁极（Magnetic Pole）：磁极是直流电机中的主要磁场源，它由永磁体或电磁体构成。
磁极的极性决定了电机的旋转方向与运行效果。
4. 刷子（Brush）：刷子是与转子导体接触的装置，它通常由碳或者铜制成。
刷子的功能是在电机运行过程中，将电流传递给转子导体，使得转子能够继续旋转。
5. 端盖（End Cap）：端盖位于电机的两端，它的主要作用是固定转子轴承和导线等部件，同时防止灰尘和杂质进入电机内部。
6. 轴承（Bearing）：轴承通常由金属滚珠或滑动材料组成，它负责在转子旋转时提供支撑和减小摩擦。
二、直流电机的工作原理直流电机的工作原理可归纳为施加力矩和生成电动势两个方面。
1. 施加力矩：当电流通过定子绕组时，定子绕组会受到洛仑兹力的作用。
根据左手定则，这个力会使得定子绕组和转子之间产生一个力矩，从而转动转子。
2. 生成电动势：当直流电机运转时，转子上的导线会切割磁场线，产生感应电动势。
根据法拉第电磁感应定律，这个电动势的方向与电机的旋转方向相反。
同时，刷子将电流传递给转子，保证了电磁力的持续产生。
三、直流电机的工作过程直流电机的工作可以简要概括为以下步骤：1. 施加电源：将直流电源的正负极分别连接到电机的刷子位置，使得电流能够流经定子绕组。
2. 产生磁场：根据电流的方向，定子绕组产生的磁场与转子磁极之间形成相互作用力，从而使转子开始旋转。
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直流电机是一种将电能转化成机械能的设备。
它的基本工作原理是基于电磁感应和洛伦兹力的相互作用。
下面将从两个方面详细介绍直流电机的基本工作原理和结构。
一、基本工作原理：直流电机由电枢和磁极组成。
电枢是由若干个串联的绕组和电刷组成，绕组中通有直流电流。
磁极包括永磁体或电磁铁。
当通入电源后，电枢绕组中会产生一个磁场，磁极的磁场与电枢绕组的磁场相互作用，产生一个作用于电枢绕组的力矩，导致电枢绕组转动。
转动时，电枢绕组和磁极的相对位置不断发生变化，因此电枢绕组中的电流的方向和大小都会不断变化，从而生成了交流电。
交流电进一步作用于电枢绕组和磁极，使得电枢绕组持续转动。
二、结构：1.电枢：电枢是直流电机的核心部件，通常由绕组和电刷组成。
绕组通常由铜线绕制而成，并固定在电枢铁心上。
绕组中通过电流产生磁场，使得电枢能够旋转。
电刷是连接电枢绕组和外部电源的导电碳刷，通过摩擦和电枢的接触来提供电流。
2.磁极：磁极也是直流电机的重要组成部分，它提供了电枢绕组所需的磁场。
磁极可以是永磁体或者电磁铁。
永磁体通常由稀土磁体或者铁氧体磁体制成，具有较强的磁场。
电磁铁则通过通电产生磁场，磁场的强弱可以通过控制电流的大小来调节。
3.单向采用：直流电机一般采用单向传动方式，即通过电刷和电枢绕组的摩擦来传递电流。
这种传动方式可以保持电流的持续通路，从而使得电枢能够持续地旋转。
4.输出轴和机械负载：直流电机的输出轴是连接电枢绕组和机械设备的部件，通过输出轴将电机的机械能转移到外界。
机械负载是电机输出轴上需要驱动的设备，可以是风扇、泵、机床等各种机械设备。
总的来说，直流电机的基本工作原理是通过电枢绕组和磁极之间的相互作用产生旋转力矩，利用单向传动方式将电流传递到电机的旋转部分，从而实现将电能转化成机械能。
直流电机的结构包括电枢、磁极、单向传动方式、输出轴和机械负载等组成部分。
通过以上的工作原理和结构的介绍，我们可以更好地理解直流电机的运行机制。
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。
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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。
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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。
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• 2．电刷装置
直流电动机
Ea=CeΦn
Ce= pN/60a
Te=CtΦIa
Ct=9.55Ce
二、直流电动机的种类和铭牌
1、直流电动机的分类 直流电动机按产生磁场的方式来进行区分，分为 两大类：他励和自励。 他励是指通入电动机定子中，产生磁场的电流If 与通入电动机转子，产生转矩的电流Ia分别由两个电 源提供。 他励的特点是,励磁电流If 的大小与电枢电压U及负载等 参数无关。若U=Uf，则他励 电动机与并励电动机性能相 同。
Ia = IN－If =155－1.765 = 153.235 A
Rf ＝
UN If
＝
220 1 . 765
= 124 . 6 W
Ea=UN－IaRa=220－153.235×0.1=204.68 V
一台并励直流电动机， 电源电压UN=230 V时， 电枢电流IN=60 A， 电枢电组Ra=0.1 Ω， Φ=0.08 Wb， Ce=2.5， 求电枢反电势Ea及此时的转速n。
Ec
a Eab b
Ea Eb
C
x
y
(a)接线图
图4-25 Yy0联结组别的接线图和相量图
直流电动机
直流电动机
直流电机可分为直流发电机和直流电动机两大类。 将机械能转化为电能的直流电机是直流发电机，将电 能转化为机械能的直流电机是直流电动机。直流电机 具有良好的调速性能、较大的起动转矩和过载能力， 一般应用于对起动和调速要求较高的场合。另外，结 构复杂、成本较高、维护较困难是直流电机的不足之 处。
反转方法 1.改变电枢电流方向，励磁电流方向不变； 2.改变励磁电流方向，电枢电流方向不变。 即：单独改变电枢绕组或单独改变励磁绕组的接线。 注意：反转瞬间，电枢电流很大，应该采取措施限流。 同时改变电枢和励磁绕组的接线，则电枢电流和励磁电流的 方向将同时改变，电动机的电磁转矩的方向不变，电动机的转 速也不变。交、直流两用电动机的工作原理就是以此为依据的。 交、直流两用电动机实际上是一台直流电动机，使用时若电源 为交流电，则转向仍然不会发生变化。
直流电机的基本工作原理和结构培训课件
直流电机的磁场具有单极性， 即磁场只能从一个极性跳转到 另一个极性，这是直流电机的 基本特性之一。
直流电机的转矩产生
直流电机的转矩产生是通过磁场与电 流相互作用实现的，转矩的大小与电 流、磁场强度以及磁场与电流之间的 角度有关。
转矩的方向与电流的方向和磁场的方 向有关，遵循左手定则。
当电流在导线中流动时，会产生磁场， 该磁场会对导线中的电流产生力，从 而产生转矩。
直流电机的基本工作原理和 结构培训课件
目录
• 直流电机概述 • 直流电机的基本工作原理 • 直流电机的结构 • 直流电机的特性 • 直流电机的控制与调速 • 直流电机的维护与保养
01
直流电机概述
直流电机的定义
01
直流电机是一种将直流电能转换 为机械能的装置，其工作原理基 于电流在磁场中受力的电磁效应 。
组成
转子通常由铁芯和绕组组成，绕组是 电流流过的线圈，产生磁场。
电刷和换向器
电刷
电刷是将外部电源引入到转子的导电部件，它负责将电流引入到转子的绕组中。
换向器
换向器是直流电机特有的部件，它的作用是自动改变电流的方向，以保持转子 磁场方向的连续性。换向器由多个换向片组成，每个换向片与电刷接触，将电 流引入或导出转子绕组。
更换接线。
直流电机常见故障及排除方法
电机不转
首先检查电源是否正常，然后检查电机接线是否 紧固，最后检查电机轴承是否润滑。
电机过热
首先检查电机负载是否过大，然后检查电机通风 是否良好，最后检查电机轴承是否磨损。
电机振动过大
首先检查电机安装是否稳固，然后检查电机轴承 是否磨损或损坏，最后检查电机转子是否平衡。
直流电机驱动电路
H桥电路
由四个晶体管组成，能够实现直流电机的正反转和调速控制，常见于大功率直流电机驱动。
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。
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。
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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 （产生电动势，流过 电枢绕组 电流，产生电磁转矩）
直流电机的额定值
① 额定功率： PN（kW）
第二十二章 直流电机的工作原 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。
第二节 直流电机的基本工作原理
1 交流电动势的产生（交流发电机模型）
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
电枢 铁心和绕组
机座 风扇
主磁极
电磁感应定律： e Blv
交 流 电 机 模 型 动 画
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。
② 额定电压： UN （V）
③ 额定电流： N
直流电动机：
IN
PN 103
U N N
④ 额定转速： nN（r/min）
直流电机结构示意图
直流电机主磁极示意图
直流电机主磁极与换向极
直流电机单叠绕组示意图
换向器