直流电机简介
一分钟介绍直流电机的基本结构
一分钟介绍直流电机的基本结构
直流电机是一种常见的电动机，其基本结构包括定子、转子、永磁体和复合结
构等多个部分。
下面将对它们的作用和组成进行简单介绍。
定子
定子是直流电机的固定部分，通常由一组线圈或绕组组成。
当电流通过定子时，会在定子线圈产生磁场。
定子线圈的数量和排列方式决定了定子的电极性。
转子
转子是直流电机的旋转部分，通常采用串联直流电动机。
它由一组导体组成，
这些导体被包裹在定子的磁场内，并沿着磁场旋转。
当电流通过转子时，会产生一个旋转磁场。
永磁体
永磁体是直流电机的磁性组成部分，它通常由强磁性材料制成，如铁氧体、钕
铁硼等。
永磁体的作用是产生一个强磁场，从而使转子可以旋转。
复合结构
复合结构指的是直流电机中同时包含了直流电动机和永磁体的结构。
这种结构
通常采用分散式铁心和永磁体组成，其中铁心固定在电机的外部，而永磁体则被安装在铁心上。
以上介绍了直流电机的基本结构和组成部分，希望对读者能够有所帮助。
如果
您对直流电机有更深入的了解，也可以针对不同的领域加以应用。
永磁无刷直流电机简介
表贴凸出式和插入式转子磁路构造图
电气学院
1）表贴凸出式转子磁路构造 • 其构造简朴，制造成本较低，转动惯量较小，多用于矩形
波永磁同步电动机和恒功率运营范围不宽旳永磁同步电动 机中
2）表贴插入式转子磁路构造 • 这种构造可充分利用转子构造磁路旳不对称性所产生旳磁
阻转矩，提升电机旳功率密度。制造工艺也较简朴。一般 用于某些调速永磁同步电动机中。
B
（2）空载时铁心中旳附加（或杂散）损耗，它是由定转子开槽引起旳气隙磁导变化 而产生旳谐波磁场在对方表面产生旳表面损耗及脉振损耗。 （3）电气损耗，是由工作电流在绕组中产生旳损耗，对直流电机或同步电机而言， 也涉及电刷在换向器或集电环上旳接触电阻损耗。
（4）负载时旳附加（或杂散）损耗，是由定子或转子电流所产 生旳漏磁场在定、转子绕组里和铁心及构造件里引起旳多种损耗。
• 假如将一只霍尔传感器安装在接近转子旳位置，当N极逐渐接近 霍尔传感器即磁感应强度到达一定值时，其输出是导通状态；
• 当N极逐渐离开霍尔传感器、磁感应强度逐渐减小时，其输出依 然保持导通状态；只有磁场转变为S极并到达一定值时，其输出 才翻转为截止状态。
• 在S-N交替变化磁场下，传感器输出波形占高、低电平各占50%。 • 假如转子是一对极，则电机旋转一周霍尔传感器输出一种周期旳
✓ 具有很好旳力学特征，韧性好、抗压强度高、可加工等
✓ 价格合理，经济性好
电气学院
• 铁氧体：适合于对电机体积、重量和性能要求不高，而对电机旳经济 性要求高旳场合。
• 铝镍钴：适合于对电机体积、重量和性能要求不高，但工作温度超出 300度或要求温度稳定性好且电机旳成本不高旳场合。
• 钕铁硼：适合于对电机体积、重量和性能要求很高，工作环境温度不 高，对永磁体温度稳定性要求不高旳场合。
直流电动机
直流电动机直流电动机是利用电磁感应原理实现直流电能与机械能的相互转换。
如果将电能转换为机械能则为电动机，反之就是发电机。
直流电动机具有调速范围广且平滑，起动和制动转矩大，过载能力强，且易于控制，常用于对调速有较高要求的场合。
本章主要介绍直流电机的基本结构、工作原理和机械特性。
并以他励电动机为例，讨论了直流电动机的启动、反转与调速等运行问题。
8.1 直流电机的构造常用的中小型直流电动机的结构如图8.1.1所示。
它由定子、转子、电刷装置，端盖，轴承、通风系统等部件组成。
图8.1.1 直流电动机的结构1.定子定子有机座、主磁极、换向极、电刷装置等组成，其剖面结构示意图见8.1.2所示。
它的作用就是产生主磁场和附加磁场，作电机的机械支架。
图8.1.2 直流电动机定子结构机座用作电机的外壳，并固定主磁极和换向极，并且也是磁路的一部分。
机座常用铸钢或厚钢板制成，保证良好的导磁性能和机械支撑作用。
主磁极由磁极铁心、励磁线圈组成，它能产生一定形状分布的气隙磁密。
主磁通铁心，由1~1.5mm厚的硅钢片冲压叠制而成，用铆钉与电动机壳体相连，铁心外套上预先绕制的线圈，以产生主磁场。
主极掌面呈孤型，以保证主磁极掌面与电枢表面之间的气隙均匀，磁场分布合理。
换向极结构与主磁极相似，只是几何尺寸小主磁极小。
其作用是产生附加磁场，以改善电机的换向。
电刷装置通过固定的电刷与转动的换向片之间的滑动接触，使旋转的转子与静止的外电路相连接，是电机结构中的薄弱之处。
石墨制成的电刷放在刷握内，用压紧弹簧将其压在换向器表面。
刷握固定在刷杆上，通过电刷的刷辩，将电流从电刷引入或引出。
2.转子转子（又称电枢）由电枢铁心，电枢绕组、换向器、转轴和风扇等组成，如图8.1.3所示。
它是产生电磁转矩或感应电动势，实现机电能量转换的关键。
图8.1.3 直流电动机的转子结构电枢铁心也是电机主磁路的一部分。
为了减少涡流和磁滞损耗，铁心采用0.5mm 厚的两面涂绝缘漆的硅钢片选压而成。
直流电机参数_范文
直流电机参数_范文直流电机是一种常用的旋转电机，其原理是利用直流电流经过电枢和电枢磁场产生转矩，实现电能转化为机械能。
直流电机常用于家庭电器、工业设备、交通工具、船舶等领域。
直流电机的主要参数包括电压（V）、电流（I）、功率（P）、转速（N），以及负载扭矩（T）等。
1.电压（V）：直流电机的工作电压通常是提前确定的，例如12V或24V等。
电压是直流电机正常运转所必需的电能供应。
2.电流（I）：直流电机的工作电流也是提前确定的，通常电机的额定电流就是在额定负载下所消耗的电流。
电流与电机的功率直接相关，功率越大，所消耗的电流也越大。
3.功率（P）：直流电机的功率与电机的额定电流和额定电压有关，可以通过功率公式P=V*I计算得出，功率表征直流电机产生机械能的能力。
功率越大，电机的输出扭矩也越大。
4. 转速（N）：直流电机的转速是指电机旋转一周所用的时间，通常以每分钟转数（rpm）来表示。
转速与电压和负载有关，一般情况下，电机的额定转速是在额定电压下仅承受额定负载时的转速。
5.负载扭矩（T）：直流电机的负载扭矩是指电机产生的转矩大小，也可以理解为电机旋转产生的力矩。
负载扭矩是通过电机的电枢磁场和电流计算得出的，通常使用牛顿米（Nm）来表示。
在实际应用中，直流电机的参数还包括效率、启动力矩、起动电流、保护等级等。
1.效率（η）：直流电机的效率表示电机在将输入电能转化为机械能时的能量损耗情况。
效率越高，电机的能量利用率越高。
2.启动力矩（Ts）：直流电机启动力矩是指电机在正常运行前所需的扭矩大小。
启动力矩与电机的转速直接相关，需要根据负载的要求选择适当的电机启动力矩。
3.起动电流（Is）：直流电机起动电流是指电机在启动时所需的电流大小。
起动电流通常会比额定电流大，启动电流过大可能会影响电路的稳定性。
4. 保护等级（IP等级）：直流电机在设计和制造时会考虑保护等级，用来保护电机免受外部灰尘、水分等侵害。
保护等级通常以IP（Ingress Protection）标准来表示，IP等级由两个数字组成，第一个数字表示防尘等级，第二个数字表示防水等级。
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。
直流电动机的分类
直流电动机的分类直流电动机是一种常见的电动机类型，根据其不同的特性和用途，可以进行多种分类。
本文将从不同的角度对直流电动机进行分类介绍，以帮助读者更好地了解和理解直流电动机的特点和应用。
一、按照励磁方式分类1. 永磁直流电动机：永磁直流电动机是利用永磁材料产生磁场，用于产生转矩的一种直流电动机。
永磁直流电动机具有结构简单、体积小、效率高等优点，广泛应用于家用电器、机械设备等领域。
2. 电磁励磁直流电动机：电磁励磁直流电动机是通过外部电源提供电流，产生磁场，用于产生转矩的一种直流电动机。
电磁励磁直流电动机可根据不同的励磁方式进一步分为串激直流电动机、并激直流电动机和复合励磁直流电动机等。
二、按照转子结构分类1. 锚定转子直流电动机：锚定转子直流电动机是指转子上的绕组通过集电环与外部电源相连接的一种直流电动机。
锚定转子直流电动机具有结构简单、启动扭矩大等特点，广泛应用于起动和变速控制等场合。
2. 无刷直流电动机：无刷直流电动机是指转子上的绕组通过电子换向器与外部电源相连接的一种直流电动机。
无刷直流电动机不需要使用集电环和刷子，具有无摩擦、无火花、寿命长等优点，被广泛应用于航空航天、机器人等高精度领域。
三、按照工作原理分类1. 制动型直流电动机：制动型直流电动机又称为发电制动电动机，是指在发电状态下产生电能，用于制动负载的一种直流电动机。
制动型直流电动机通常用于电动车辆、电梯等需要制动的场合。
2. 发电型直流电动机：发电型直流电动机是指在机械转动的过程中产生电能的一种直流电动机。
发电型直流电动机通常用于风力发电、水力发电等领域。
四、按照用途分类1. 直流电机：直流电机是指用于将电能转换为机械能的一种电动机，广泛应用于各种机械设备和家用电器中。
2. 直流发电机：直流发电机是指将机械能转换为电能的一种电动机，常用于独立发电系统和特殊的工业用途。
以上是对直流电动机的分类介绍，希望能够帮助读者更好地理解直流电动机的不同类型和应用场景。
48v400w直流电机参数
48v400w直流电机参数48V 400W直流电机参数一、简介直流电机是一种将直流电能转换为机械能的设备，其特点是转速范围广、转矩大、控制简单。
48V 400W直流电机是一种具备较高功率的电机，本文将围绕其参数进行介绍和分析。
二、电机参数1. 电压：48V电压是指电机工作所需的电压大小，48V的电压在低压范围内，适用于家用电器、电动工具等领域。
2. 功率：400W功率是指电机输出的机械功率，也可以理解为电机的工作能力。
400W的功率相对较高，可以满足一些对动力要求较高的设备和系统的使用。
3. 转速：根据不同负载而变化转速是指电机旋转的次数，单位时间内旋转的圈数。
由于48V 400W直流电机具备较高的功率，其转速会因负载的不同而有所变化，可以根据实际需求进行调节。
4. 转矩：根据不同负载而变化转矩是指电机输出的力矩，也可以理解为电机对外部负载的扭矩。
和转速一样，由于负载的不同，48V 400W直流电机的转矩也会有所变化。
5. 效率：高效能效率是指电机输出功率与输入功率之比，也可以理解为电机的能源利用率。
48V 400W直流电机通常具备较高的效率，能够更好地将电能转化为机械能，从而提高能源利用效率。
6. 控制方式：直流电机控制器48V 400W直流电机一般需要配备相应的直流电机控制器，通过控制器对电机进行调速、调转矩等操作。
直流电机控制器可以根据需要实现正反转、速度调节等功能。
7. 电机类型：永磁直流电机永磁直流电机是指电机中采用永磁体作为励磁源的直流电机。
48V 400W直流电机常采用永磁直流电机，其具备较高的转速和转矩，同时具备较好的响应性能和控制性能。
8. 使用范围：家用电器、电动车辆等领域48V 400W直流电机广泛应用于家用电器、电动车辆等领域。
在家用电器中，可以用于洗衣机、吸尘器等设备的驱动；在电动车辆中，可以用于电动自行车、电动摩托车等的动力系统。
三、优势与应用1. 功率适中，适用范围广：48V 400W直流电机既具备一定的功率，又不至于过高，适用范围广泛，可以满足多种设备的使用需求。
直流电动机的概述
直流电动机的概述1. 什么是直流电动机直流电动机是一种将直流电能转化为机械能的装置。
它通过直流电源提供的电流产生旋转力，驱动机械运动。
直流电动机广泛应用于工业、交通和家庭设备中，具有高效率、精确控制和稳定性等优势。
2. 直流电动机的工作原理直流电动机主要由电流产生装置、旋转部分和定位部分组成。
电流产生装置通常是采用直流电源或电池，通过接通电路提供电流。
电流经过旋转部分（由电枢和永磁体组成）和定位部分（由电枢和永磁体之间的磁场相互作用产生转矩）后，产生旋转力。
3. 直流电动机的类型直流电动机根据其结构和工作原理的不同，可以分为多种类型。
常见的直流电动机包括：3.1 刷型直流电动机刷型直流电动机是最为常见的一种直流电动机。
它由电枢、磁极和刷子组成。
电流通过电枢产生磁场，与电磁铁的磁场相互作用产生转矩，从而驱动电机旋转。
3.2 无刷直流电动机无刷直流电动机是近年来发展起来的一种新型直流电动机。
它消除了传统电刷和电枢之间的摩擦，并通过电子元器件实现对电流和转矩的精确控制。
3.3 混合型直流电动机混合型直流电动机是刷型直流电动机和步进电动机的结合体。
它集两者的优势于一身，具有较高的转矩密度和精确的位置控制能力。
4. 直流电动机的优点与交流电动机相比，直流电动机具有以下优势：4.1 高效率直流电动机在能量转换过程中损耗较少，具有较高的能量利用率。
这使得直流电动机在能源消耗和成本控制方面更具优势。
4.2 精确控制直流电动机可以通过改变电流大小和方向来实现精确的转矩和速度控制。
这对于需要高精度位置控制的应用非常重要，例如机器人、自动化设备等。
4.3 起动扭矩大直流电动机具有较高的起动扭矩，适用于需要瞬时大功率输出的场合，如电动汽车、起重机等。
4.4 可逆性直流电动机的旋转方向可以通过改变电流的方向来调节。
这使得直流电动机在需要频繁反向运动的应用中非常有用，如卷筒机、搅拌机等。
5. 直流电动机的应用直流电动机由于其优异的性能，在各个领域都有广泛的应用，包括但不限于：5.1 工业自动化直流电动机在工业自动化设备中广泛应用，如机床、输送机、风机等。
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。
直流无刷电机的参数解读
直流无刷电机的参数解读一、直流无刷电机简介直流无刷电机（BLDC）是一种无刷电机，相较于传统的有刷直流电机，在效率、寿命和可靠性方面有诸多优势。
直流无刷电机通过具有传感器或传感器less（传感器的绕组）两种设计类型，采用电子换向器控制器自动换向，无需机械换向器。
二、直流无刷电机的参数直流无刷电机的性能取决于各项参数的设定。
下面将对一些重要的参数进行解读。
1. 电压（Voltage）电压是指系统提供给直流无刷电机的电压大小。
电压越高，电机的输出功率越大。
但是应注意不要超过电机的额定电压，否则会对电机产生损害。
2. 转速（Speed）转速是指电机转动的速度，通常以转/每分钟（RPM）为单位。
直流无刷电机的转速可以根据需求进行调整。
转速一般与电压和负载有关，可以通过调整电压或改变负载来实现。
3. Torque常数（Torque Constant）Torque常数是衡量电机齿轮转动的能力。
它表示电机提供的扭矩与电流之间的关系。
Torque常数越大，电机的输出扭矩越大。
4. 功率（Power）功率是指电机输出的功率大小，通常以瓦（Watt）为单位。
功率可以通过电压和电流的乘积来计算。
电机的功率越大，其输出效果越好。
三、直流无刷电机的应用领域直流无刷电机的性能和优势使得它在许多领域得到广泛应用。
1. 电动工具直流无刷电机在电动工具中的应用非常广泛，如电动螺丝刀、电动钻等。
直流无刷电机可以提供高转速和高扭矩，使得电动工具更加高效。
2. 电动车辆直流无刷电机也被广泛应用于电动车辆领域，如电动自行车、电动汽车等。
直流无刷电机具有高效率和高转矩的特点，使得电动车辆具有更好的动力性能。
3. 家电产品直流无刷电机常用于家电产品，如洗衣机的电机、吸尘器的电机等。
直流无刷电机具有低噪音、高效率和长寿命的特点，增加了家电产品的性能和可靠性。
4. 工业自动化直流无刷电机也在工业自动化领域得到广泛应用，如机器人、自动化生产线等。
1什么是直流电机
什么是直流电机，在电力系统中有什么作用？
什么是直流电机，在电力系统中有什么作用？
直流电机是一种将直流电能转换为机械能的电动机，它的工作原理是基于电磁感应的。
在直流电机中，通过通过磁场与电流的相互作用，将电能转换为机械能，从而驱动电机的转动。
在电力系统中，直流电机也有着重要的作用。
首先，直流电机广泛应用于工业生产中的各种机械设备。
例如，直流电机可以用于驱动机床、印刷机、各种输送机械、风机、泵等工业设备。
在这些应用中，直流电机的高效率和可靠性非常重要，直接影响着生产效率和质量。
其次，直流电机还被广泛应用于交通运输领域。
例如，直流电机可以用于驱动地铁、电车、电动汽车等交通工具。
在这些应用中，直流电机具有高效率、低噪音、可调速等优点，可以提高交通运输的效率和质量。
此外，直流电机还可以用于各种电力控制系统中。
例如，直流电机可以用于电力系统的电压调节、功率调节等方面。
在这些应用中，直流电机可以通过调节输出功率、电压等参数来实现对电力系统的控制，提高电力系统的稳定性和可靠性。
总之，直流电机在电力系统中有着广泛的应用，可以用于各种机械设备和交通工具中，同时还可以用于电力控制系统中，发挥重要的作用。
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
• 直流发电机
• 直流电动机 额定转矩
额定转矩TN单位：N.m; 额定功率PN的单位：W
• • • •
1. 他励发电机 这种发电机的励磁电流是由另一直流电源单独供电的 。 2. 自励发电机 发电机的励磁电流由电机电枢提供，它又可分为如下三类。
• (1)并励发电机 • 励磁绕组与电机电枢两端并联连接，由发电机本 身发出的端电压提供励磁电流。 • (2) 串励发电机 • (3) 复励发电机 • • 此外，有些直流电机是用永久磁铁来产生磁场的， • 称为永磁式直流电机。
2. 转子部分
定子由主磁极、换向极、机座和电刷装置
机械能与电能相互转换的 枢纽，因此称作电枢。 电枢主要包括电枢铁心、电枢绕组、换 向器等。
1—轴承；2—轴；3—电枢绕组；4—换向极绕组；5—电枢铁心；6— 7—刷杆座；8—换向器；9—电刷；10—主磁极；11—机座；12—励磁绕组； 13—风扇；14—前端盖
1 - 5 生产机械的机械特性
• 一、生产机械的机械特性 所谓生产机械的机械特性，是指同一轴上负载静阻转 矩和转速之间的函数关系。 可在同一直角坐标系中作出电动机的机械特性和生 产机械的机械特性，用运动方程式对传动系统的运行状 态进行分析。
(一) 恒转矩型机械特性 恒转矩型负载的特点是负载转矩与转速的大小无关，是一常数。 1. 摩擦性恒转矩负载
通过，使定子铁心产生固定磁场，
即定子的主要作用是产生主磁场。
2— 电枢绕组：在固定的磁场中 旋转，主要作用是产生感应电动 势或产生机械转矩，实现能量的 转换。 3—电刷
4—换向片
3、4—换向器：电刷固定不动，换向片与电枢绕组一起旋转， 主要作用对发电机而言是将电枢绕组内感应的交流电势转换成电
Z4系列直流电动机——技术参数
Z4系列直流电机简介一、特点和用途Z4系列直流电机，广泛用作各类机械的传动源，诸如冶金工业轧机传动，金属切削机床、造纸、印刷、纺织、印染、水泥、塑料挤出机械等等。
本系列电机的外形安装尺寸除了两底脚孔间轴向尺寸‘B’之外，符合IEC72国际标准。
本系列电机的性能及技术要求可按照国际电工委员会标准，IEC34-1或西德国家标准DIN57530的要求考核。
本系列电机采用多角形结构，空间利用率高。
定子磁轭为叠片式，适用整流器供电，能承受脉动电流与电流急剧变化(负载变化)之工况。
磁极安装有精确定位，因而换向良好。
电机绝缘等级为F级，采用可靠绝缘结构及浸渍工序，保证绝缘性能稳定和良好散热。
本系列电机具有体积小、性能好、重量轻、输出功率大、效率高及可靠性高等特点，可以与当今国际先进水平的电机较量。
电动机可用三相全控桥式整流电源，以及不外接平波电抗器而长期工作。
额定电压为160V的电机由单相桥式电源供电，此时电枢回路须接入电抗器以抑制脉动电流，其电感值如表中所示。
二、电机性能1.技术数据表中的数据应按下列使用条件工作a.海拔不超过1000m;b.周围空气温度不大于40℃;c.工作环境不应含有酸性、碱性或其他对绝缘有腐触作用的气体d.电机为连续工作制(S1);e.电动机电枢回路和励磁回路可由静止整流电源供电，也适应由直流发电机供电。
f.本系列电机性能均符合国标GB/T755《旋转电机基本技术要求》。
2.电动机标准额定电压为160V,440V。
也可根据具体情况派生出220V和400V或其他电压。
3.电动机额定转速有3000、1500、1000、750、600、500、400、300、200r/min共九挡。
减小电枢电压为恒转矩调速，减小励磁电压为恒功率调速。
调速范围见技术数据表。
在额定电压以下用调压调速时为恒转矩。
其最低转速均规定不低于20r/min,此时仍能维持额定转矩，转速平稳。
4.电动机的基本励磁方式为他励，标准励磁电压为180V，其他励磁电压亦可协商。
电机学PPT课件-直流电动机
3
机电一体化设计
结合机械、电子、信息等多学科知识，进行直流 电动机的优化设计，实现高效、紧凑、可靠的设 计目标。
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电动车与新能源汽车
随着电动车和新能源汽车的普及，直流电动机作为动力源将得到 更广泛的应用。
智能家居与家电
直流电动机在智能家居和家电领域的应用将不断拓展，如智能吸 尘器、电动窗帘等。
直流电动机的创新研究
1 2
新材料与新工艺
研究新型材料和制造工艺，提高直流电动机的性 能和可靠性。
控制策略优化
研究先进的控制算法和策略，提高直流电动机的 响应速度和稳定性。
电机学ppt课件-直 流电动机
目录
• 直流电动机简介 • 直流电动机的特性 • 直流电动机的控制 • 直流电动机的常见故障与维护 • 直流电动机的发展趋势与展望
01
CATALOGUE
直流电动机简介
直流电动机的基本结构
定子
固定部分，包括主磁极和换向器。
转子
旋转部分，由导电的电枢绕组和铁芯组成。
换向器
大。
转矩与磁通关系
02
在一定范围内，转矩与磁通成正比。但当磁通增加到一定程度
时，转矩增加趋缓。
转矩与转速关系
03
在一定转速范围内，转矩与转速成反比。转速越高，转矩越小
。
直流电动机的机械特性
机械特性方程
直流电动机的机械特性方 程表示了电动机的转速、 转矩和电源电压之间的关 系。
固有机械特性
固有机械特性是指在一定 励磁电流和电枢电压下的 机械特性。
当电机发生缺相故障时，自动切断电源，防 止电机因缺相而损坏。
04
CATALOGUE
直流电机
一台直流电机作为
电动机运行——在直流电机的两电刷端上加上直流电压，电枢旋 转，拖动生产机械旋转 ，输出机械能；
电能转换为机械能
发电机运行——用原动机拖动直流电机的电枢，电刷端引出直流 电动势，作为直流电源，输出电能。
机械能转为电能
注意：不要孤立的看待发电机和电动机问题
二、直流电机的结构
（一）直流电机的静止部分（定子） 1、主磁极
E U Ra Ia 110 0.04 234 100.6 V
7.5 并励（他励）电动机的起动 与反转 起动
直流电动机不允许在额定电压UN下直接起动。 1. 起动问题： (1) 起动电流大 起动时,n =0 E K E n 0 UN I ast (10 ~ 20) I a N Ra Iast太大会使换向器产生严重的火花,烧坏换向器； (2) 起动转矩大
T2: 机械负载转矩 T0: 空载转矩
T KT ΦIa
Ia
U Ea Ia Ra
达到新的平衡点(Ia 、 P入) 。
第四节 直流电动机的机械特性
特点: 励磁绕组与电枢并联 由图可求得
U E I a Ra U If Rf
I
+ E M Ia _ +
UE If Ia Ra
系。
-
+
-
+
他励式
并励式
并励绕组
-
+
-
+
串励绕组
串励式
复励式
按照上面的描述，存在如下四种情况：
1、他励直流电机——励磁绕组与电枢绕组无联接关系，而是由 其他直流电源对励磁绕组供电。
2、并励直流电机——励磁绕组与电枢绕组并联。
直流电机资料
直流电机的主要额定值主要有：⒈额定功率P N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"W" 为量纲单位。
若大于1kW 或1MW 时,则用kW 或MW 表示。
★★★---------------------------注意-------------------------------------★★★对于直流发电机，P N是指输出的电功率，它等于额定电压和额定电流的乘积。
P N＝U N I N对于直流电动机，P N是指输出的机械功率，所以公式中还应有效率ηN存在。
P N＝U N I NηN★★★--------------------------------------------------------------------★★★⒉额定电压U N指额定状态下电枢出线端的电压，以"V" 为量纲单位。
⒊额定电流I N指电机在额定电压、额定功率时的电枢电流值，以"A" 为量纲单位。
⒋额定转速n N指额定状态下运行时转子的转速，以r/min为量纲单位。
⒌额定励磁电流I f指电机在额定状态时的励磁电流值。
直流电动机的起动本章主要介绍直流电动机的应用即起动、调速和制动问题，又介绍直流电动机的特性。
一、起动基本情况1．定义：电动机接到规定电源后，转速从零上升到稳态转速的过程称为起动过程。
这里分析稳态起动即n=0,E a=0 之瞬间，起动电流将很大。
起动问题是评价电动机性能的重要方面之一。
这是一个动态过程。
但这里只介绍稳态情况，即在电动机接入电源瞬间，转子待转而未转动这一瞬间的状态。
系统要求起动电流要小，起动转矩要大的原因是要保证电源供电质量和起动时间要短。
2．对电动机起动的要求（1）起动电流要小；（2）起动转矩要大；（3）起动设备要简单便可靠。
二、起动方法。
1．直接起动（即全压起动）操作方法简便，不需任何起动设备，只需两个开关（励磁开关Q1和电枢开关Q2）即可但起动时冲击电流很大，可达（10～20）I N，从而冲击电源电压，影响同一电源的其他设备正常运行。
第一篇直流电机一.直流电机(DCMachines)概述
第一篇 直流电机一. 直流电机(DC Machines)概述直流电机是电机的主要类型之一。
直流电机可作为发电机使用，也可作为电动机使用。
用作发电机可以获得直流电源，用作电动机，由于其具有良好的调速性能，在许多调速性能要求较高的场合，得到广泛使用。
直流电机的用途:作电源用:发电机；作动力用:电动机；信号的传递:测速发电机,伺服电机作电源用:直流发电机将机械能转化为直流电能作动力用:直流电动机将直流电能转化为机械能信号传递:直流测速发电机将机械信号转换为电信号信号传递-直流伺服电动机将控制电信号转换为机械信号二. 直流电机的优缺点1.直流发电机的电势波形较好，受电磁干扰的影响小。
2.直流电动机的调速范围宽广，调速特性平滑。
3.直流电动机过载能力较强，起动和制动转矩较大。
4.由于存在换向器，其制造复杂，成本较高。
第1章 直流电机的工作原理和结构1-1 直流电机工作原理一、原理图(物理模型图)磁极对N、S不动, 线圈（绕组）abcd 旋转, 换向片1、2旋转, 电刷及出线A、B不动二、直流发电机原理（机械能--->直流电能）( Principles of DC Generator)1.原动机拖动电枢以转速n(r/min)旋转；2.电机内部有磁场存在；或定子（不动部件）上的励磁绕组通过直流电流(称为励磁电流I f)时产生恒定磁场（励磁磁场，主磁场） (magnetic field, field pole)3.电枢线圈的导体中将产生感应电势 e = B l v ，但导体电势为交流电，而经过换向器与电刷的作用可以引出直流电势E AB，以便输出直流电能。
（看原理图1，看原理图2）(commutator and brush)1.问题1-1：直流电机电枢单个导体中感应电势的性质？2.问题1-2：直流电机通过电刷引出的感应电势的性质？3.看直流发电机原理动画4.问题1-3：直流发电机如何得到幅值较为恒定的直流电势？5.为了得到稳定的直流电势，直流电机的电枢圆周上一般有多个线圈分布在不同的位置，并通过多个换向片联接成电枢绕组。
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课题八直流电机简介8.1直流电机的基本工作原理图8.1是一台直流电机的最简单模型。
N和S是一对固定的磁极，可以是电磁铁，也可以是永久磁铁。
磁极之间有一个可以转动的铁质圆柱体，称为电枢铁心。
铁心表面固定一个用绝缘导体构成的电枢线圈abcd，线圈的两端分别接到相互绝缘的两个半圆形铜片(换向片)上，它们的组合在一起称为换向器，在每个半圆铜片上又分别放置一个固定不动而与之滑动接触的电刷A和B，线圈abcd通过换向器和电刷接通外电路。
图8.1 直流电动机工作原理示意图一、直流电动机工作原理将外部直流电源加于电刷A(正极)和B(负极)上，则线圈abcd中流过电流，在导体ab 中，电流由a指向b，在导体cd中，电流由c指向d。
导体ab和cd分别处于N、S极磁场中，受到电磁力的作用。
用左手定则可知导体ab和cd均受到电磁力的作用，且形成的转矩方向一致，这个转矩称为电磁转矩，为逆时针方向。
这样，电枢就顺着逆时针方向旋转，如图8.1(a)所示。
当电枢旋转180°，导体cd转到N极下，ab转到S极下，如图8.1(b)所示，由于电流仍从电刷A流入，使cd中的电流变为由d流向c，而ab中的电流由b流向a，从电刷B流出，用左手定则判别可知，电磁转矩的方向仍是逆时针方同。
由此可见，加于直流电动机的直流电源，借助于换向器和电刷的作用，使直流电动机电枢线圈中流过的电流，方向是交变的，从而使电枢产生的电磁转矩的方向恒定不变，确保直流电动机朝确定的方向连续旋转。
这就是直流电动机的基本工作原理。
实际的直流电动机，电枢圆周上均匀地嵌放许多线圈，相应地换向器由许多换向片组成，使电枢线圈所产生的总的电磁转矩足够大并且比较均匀，电动机的转速也就比较均匀。
8.2 直流电机的结构和额定值一、直流电机的结构由直流电动机工作原理示意图可以看到，直流电机的结构应由定子和转子两大部分组成。
直流电机运行时静止不动的部分称为定子，定子的主要作用是产生磁场，由机座、主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装置等组成。
运行时转动的部分称为转子，其主要作用是产生电磁转矩和感应电动势，是直流电机进行能量转换的枢纽，所以通常又称为电枢，由转轴、电枢铁心、电枢绕组、换向器和风扇等组成。
装配后的电机如图8.3所示。
直流电机的纵向剖视图如图8.4所示。
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在机座上，如图8.5所示。
图8.3 直流电机装配结构图1—换向器 2—电刷装置 3—机座 4—主磁极 5—换向极6—端盖 7—风扇 8—电枢绕组 9—电枢铁心图8.4 直流电机纵向剖视图1—换向器 2—电刷装置 3—机座 4—主磁极 5—换向极6—端盖 7—风扇 8—电枢绕组 9—电枢铁心（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8.6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8.4中的3。
机座的作用有两个：一是用来固定主磁极、换图8.5 主磁极的结构向极和端盖，并起整个电机的支撑和固定作用； 1—主磁极 2—励磁绕组 3—机座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。
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8.7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。
图1.6 换向极图1.7 电刷装置1—换向极铁心1—刷握2—电刷2—换向极绕组3—压紧弹簧 4—刷辫2. 转子(电枢)（1）电枢铁心电枢铁心是主磁路的主要部分，同时用以嵌放电枢绕组。
一般电枢铁心采用由0.5mm 厚的硅钢片冲制而成的冲片叠压而成(冲片的形状如图8.8(a)所示)，以降低电机运行时电枢铁心中产生的涡流损耗和磁滞损耗。
叠成的铁心固定在转轴或转子支架上。
铁心的外圆开有电枢槽，槽内嵌放电枢绕组。
图8.8 转子结构图（2）电枢绕组电枢绕组的作用是产生电磁转矩和感应电动势，是直流电机进行能量变换的关键部件，所以叫电枢。
它是由许多线圈(以下称元件)按一定规律连接而成，线圈采用高强度漆包线或玻璃丝包扁铜线绕成，不同线圈的线圈边分上下两层嵌放在电枢槽中，线圈与铁心之间以及上、下两层线圈边之间都必须妥善绝缘。
为防止离心力将线圈边甩出槽外，槽口用槽楔固定，如图8.9所示。
线圈伸出槽外的端接部分用热固性无纬玻璃带进行绑扎。
（3）换向器在直流电动机中，换向器配以电刷，能将外加直流电源转换为电枢线圈中的交变电流，使电磁转矩的方向恒定不变；在直流发电机中，换向器配以电刷，能将电枢线圈中感应产生的交变电动势转换为正、负电刷上引出的直流电动势。
换向器是由许多换向片组成的圆柱体，换向片之间用云母片绝缘，换向图8.9 电枢槽的结构片的紧固通常如图8.10所示，换向片的下部做成鸽1—槽楔 2—线圈绝缘 3—电枢导体尾形，两端用钢制V形套筒和V形云母环固定，再用4—层间绝缘 5—槽绝缘 6—槽底绝缘螺母锁紧。
（4）转轴转轴起转子旋转的支撑作用，需有一定的机械强度和刚度，一般用圆钢加工而成。
图8.10 换向器结构图8.11 单叠绕组元件1—换向片 2—连接部分1—首端 2—末端 3—元件边4—端接部分 5—换向片二、直流电机的励磁方式励磁绕组的供电方式称为励磁方式。
按励磁方式的不同，直流电机可以分为以下4类。
（1）他励直流电机励磁绕组由其他直流电源供电，与电枢绕组之间没有电的联系，如图8.13(a)所示。
永磁直流电机也属于他励直流电机，因其励磁磁场与电枢电流无关。
图8.20中电流正方向是以电动机为例设定的。
（2）并励直流电机励磁绕组与电枢绕组并联。
如图8.13(b)所示。
励磁电压等于电枢绕组端电压。
以上两类电机的励磁电流只有电机额定电流的1%～5%，图8.12 单波绕组元件所以励磁绕组的导线细而匝数多。
1—首端 2—末端 3—元件边（3）串励直流电机4—端接部分 5—换向片励磁绕组与电枢绕组串联，如图8.13(c)所示。
励磁电流等于电枢电流，所以励磁绕组的导线粗而匝数较少。
（4）复励直流电机每个主磁极上套有两套励磁磁绕组，一个与电枢绕组并联，称为并励绕组。
一个与电枢绕组串联，称为串励绕组，如图8.13(d)所示。
两个绕组产生的磁动势方向相同时称为积复励，两个磁势方向相反时称为差复励，通常采用积复励方式。
直流电机的励磁方式不同，运行特性和适用场合也不同。
(a)他励电动机(b)并励电动机 (c)串励电动机 (d)复励电动机图8.13 直流电机的励磁方式三、直流电机的额定值电机制造厂按照国家标准，根据电机的设计和试验数据而规定的每台电机的主要性能指标称为电机的额定值。
额定值一般标在电机的铭牌上或产品说明书上。
直流电机的额定值主要有下列几项：1.额定功率额定功率是指电机按照规定的工作方式运行时所能提供的输出功率。
对电动机来说，额定功率是指转轴上输出的机械功率.2.额定电压额定电压是电机电枢绕组能够安全工作的最大外加电压，单位为V(伏)。
3.额定电流额定电流是电机按照规定的工作方式运行时，电枢绕组允许流过的最大电流，单位为A(安培)。
4.额定转速额定转速是指电机在额定电压、额定电流和输出额定功率的情况下运行时，电机的旋转速度，单位为r/min(转/分)。
额定值一般标在电机的铭牌上，又称为铭牌数据。
还有一些额定值，例如额定转矩TN、额定效率ηN等，不一定标在铭牌上，可查产品况明书或由铭牌上的数据计算得到。
额定功率与额定电压和额定电流之间有如下关系：直流电动机 PN=UNINηN×103 kW 直流电机运行时，如果各个物理量均为额定值，就称电机工作在额定运行状态，亦称为满载运行。
在额定运行状态下，电机利用充分，运行可靠，并具有良好的性能。
如果电机的电枢电流小于额定电流，称为欠载运行；电机的电枢电流大于额定电流，称为过载运行。
欠载运行，电机利用不充分，效率低；过载运行，易引起电机过热损坏。
8.4直流电机的换向换向是直流电机中一个非常重要问题，直流电机的换向不良，将会造成电刷与换向器之间产生电火花，严重的会使电机烧毁。
所以，要讨论影响换向的因素以及产生电火花的原因，进而采取有效的方法改善换向，保障电机的正常运行。
一、换向的过程直流电机运行时，电枢绕组的元件旋转，从一条支路经过固定不动的电刷短路，后进入另一条支路，元件中的电流方向将改变，这一过程称为换向，如图8.21所示。
图8.21是电机中一元件K的换向过程，设b S为电刷的宽度，一般等于一个换向片b K的宽度，电枢以恒速V a从左向右移动，T K为换向周期，S1、S2分别是电刷与换向片1、2的接触面积。
(a) 换向开始瞬时 (b) 换向过程中某一瞬时 (c) 换向结束瞬时图1.28 换向元件的换向过程1.换向开始瞬时(图8.21(a)所示)，t =0，电刷完全与换向片2接触，S1=0，S2为最大，换向元件K位于电刷的左边，属于左侧支路元件之一，元件K中流的电流i=+i a，由相邻两条支路而来的电流为2i a，经换向片2流入电刷。
2.在换向过程中(图8.21(b)所示)，t =T K/2，电枢转到电刷与换向片1、2各接触一部分，换向元件K被电刷短路，按设计希望此时K中的电流i=0，由相邻两条支路而来的电流为2i a，经换向片1、2流入电刷。
3.换向结束瞬时，(图8.21(c)所示)，t=T K，电枢转到电刷完全与换向片1接触，S1为最大，S2=0，换向元件K位于电刷右边，属于右侧支路元件之一，K中流过的电流i=-i a，相邻两条支路电流2i a经换向片1流入电刷。
随着电机的运行，每个元件轮流经历换向过程，周而复始，连续进行。
本章小结(1) 直流电动机是根据电磁力定律而工作的，电刷两端引入外加直流电源，与换向器共同作用，变换成交流电供给电枢元件，从而产生方向不变的电磁转矩，拖动转子旋转。
(3) 直流电动机中，电流i a与电动势的E a方向相反，E a称为反电动势；电磁转矩T 与转速n方向相同，T称为拖动转矩。