直流电动机_结构&绕组
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。
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
直流电动机实验原理
直流电动机实验原理引言直流电动机是一种将直流电能转换为机械能的电机。
它广泛应用于工业生产、交通运输、家用电器等领域。
本文将介绍直流电动机的实验原理，包括其工作原理、组成结构以及实验过程。
一、工作原理直流电动机的工作原理基于电磁感应和洛伦兹力。
当直流电流通过电动机的定子绕组时，产生的磁场与电动机的磁场相互作用，产生力矩使转子转动。
二、组成结构直流电动机主要由定子、转子和集电器三部分组成。
1. 定子：定子由绕组、磁极和铁芯构成。
绕组通电产生磁场，磁极将磁场集中在空间中。
2. 转子：转子由绕组和铁芯构成。
当定子磁场与转子绕组中的电流相互作用时，产生力矩使转子转动。
3. 集电器：集电器是连接电源和电动机绕组的部分，用于实现电流的正向传递。
三、实验过程进行直流电动机实验时，需要准备以下实验器材和材料：1. 直流电源：提供电流给电动机。
2. 直流电动机：用于转换电能为机械能。
3. 电流表和电压表：用于测量电动机的电流和电压。
4. 电阻器：用于调节电动机的负载。
5. 电线和连接器：用于连接电动机和电源。
实验步骤如下：1. 将直流电源连接到电动机的正负极。
2. 将电流表和电压表分别连接到电动机的电流和电压测量点上。
3. 打开直流电源，调节电阻器使电动机转速适中。
4. 分别记录电动机的电流和电压值。
5. 改变电阻器的阻值，观察电动机的转速变化，并记录相应的电流和电压值。
6. 分析实验结果，得出直流电动机的特性曲线。
四、实验结果与分析通过实验可以得到直流电动机的特性曲线，其中包括电流-转速曲线和电压-转速曲线。
这些曲线可以用来评估电动机的性能和效率。
在实验中，我们可以观察到当负载增加时，电动机的转速会下降，电流和电压也会相应增加。
这是因为在负载增加的情况下，电动机需要提供更大的力矩来克服负载的阻力，因此需要更多的电流和电压来保持转速稳定。
通过实验可以得出直流电动机的效率公式为：η = Pout / Pin，其中η表示效率，Pout表示输出功率，Pin表示输入功率。
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。
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。
直流电动机的结构组成
直流电动机的结构组成
直流电动机主要由以下几部分组成：
1. 定子（Stator）：由电磁线圈和磁铁组成，用于产生磁场。
定子通常包括一个或多个极对。
2. 转子（Rotor）：通常由导电材料制成，可以旋转。
转子与定子之间的磁场交互作用使转子受到电磁力的作用而转动。
3. 电刷和电刷架（Brush and Brush Holder）：电刷是与转子接触的导电部件，用于通电和切换电流方向。
电刷架支撑电刷，并提供电刷与电源的连接。
4. 磁极（Pole）：定子上的磁极与转子上的磁极相互吸引或排斥，产生磁场。
磁极在定子上固定，可以是永久磁体或通过电磁线圈产生的电磁铁。
5. 轴承（Bearing）：支撑转子并减少摩擦。
轴承通常由滚珠轴承或滑动轴承组成。
6. 冷却系统（Cooling System）：直流电动机通常会产生一定的热量，冷却系统通过冷却风扇或冷却液来散热，以保证电机正常工作。
7. 箱体（Housing）：包围整个电机的外壳，用于保护内部零部件，并提供结构支撑。
这些部件共同工作，通过改变电流的方向和大小，产生电磁力，从而使电机转动。
物理知识总结直流电动机的结构与工作原理
物理知识总结直流电动机的结构与工作原理直流电动机是一种常见的电动设备，广泛应用于各个领域，包括工业、交通、家电等。
它的结构和工作原理对于理解电动机的工作过程和特性非常重要。
本文将对直流电动机的结构和工作原理进行总结。
一、直流电动机的结构直流电动机由两部分组成：定子和转子。
定子是固定不动的部分，由线圈和磁铁组成。
转子则是旋转的部分，由电刷和电枢组成。
1. 定子定子由一组线圈和磁铁组成。
线圈通常是由导线绕制而成，呈现出环状或饼状的形态。
线圈的数量和布局决定了电动机的性能和特性。
磁铁则是由强磁性材料制成，放置在定子的边缘。
2. 转子转子是直流电动机的旋转部分。
它由电刷和电枢组成。
电刷是用来供电的接触件，通常是以碳或铜制成的。
电枢则是转子核心，是由许多绕组组成的，每个绕组都与一个电刷相连。
二、直流电动机的工作原理直流电动机的工作原理基于电磁感应和洛伦兹力的相互作用。
当通电时，定子中的线圈会产生磁场，同时磁铁也会产生磁场。
这两个磁场之间会相互作用，导致转子产生旋转力。
1. 电磁感应当直流电流通过定子线圈时，由于导线在磁场中运动产生的洛伦兹力，导致线圈受到力的作用，线圈开始旋转。
这个过程称为电磁感应。
2. 磁场转向转子中的电枢通过电刷与外部电源相连，从而形成一个电流回路。
当电流通过电枢时，电枢会产生自己的磁场。
由于电枢中的电流方向与定子磁场的方向相互作用，转子会受到一个力矩的作用，导致转子开始旋转。
3. 磁场补偿为了保持转子的旋转运动，电刷会定期切换电极的位置，以改变电流的方向，从而改变磁场的方向。
这个过程被称为磁场补偿。
磁场补偿可以保持转子的旋转稳定，并避免电枢与定子磁场相互吸引或排斥。
三、直流电动机的应用直流电动机由于其结构简单、运行可靠等特点，在许多领域都有广泛应用。
1. 工业应用直流电动机经常用于工业设备，如机床、风机、输送带等。
它们可根据需要调节转速和扭矩，适应不同的工艺要求。
2. 交通应用直流电动机也广泛应用于交通工具，如电动车辆、电动自行车、电动机车等。
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
解： 1）
2p 4
a 1
Z 31
E 115
nN 1450
N Z 12 31 12 372
pN 2 372 Ce 12.4 60 a 60 1
E 115 6.4 10 3 Wb C e n 12.4 1450
【例】一台4极直流发电机，单波绕制，有31槽，每槽元件数为12，额定 转速为1450转，在额定工作时，测出的电枢电势为115V。求： （1） （2） 每极磁通。 当作电动运行时，电枢电流为600A时，能产生多大的电磁转矩。
二、倒拉反转反接制动 倒拉反转反接制动只适用于位能性恒转矩负载
在电枢回路中串联一个较大的电阻,即可实 现制动. n
电枢回路串入较大电 阻 RB 后特性曲线
正向电动状态提 升重物(A点)
n0
B
A
Ra
工作点由A-BC-D,CD段为制 动段
电机以稳 定的转速 下放重物D 点
C
0 TB TK
TL
Tem
负载作用下 电机反向旋 转(下放重物)
换向片 E F E
d T
n
– U + 由图可知，电枢感应电动势E与电枢电流或外 加电压方向总是相反，所以称反电势。 Ia Ra 2. 电枢回路电压平衡式 + + U E Ia Ra K E n Ia Ra M E U – 式中：U — 外加电压 – Ra — 绕组电阻
励磁电动机
他励电动机
为了限制起动电流，他励直流电动机通常采用电枢回路串 电阻或降低电枢电压起动。
2.3.1 电枢回路串电阻起动 一、起动过程 以三级电阻起动时电动机为例
n
S
U
直流电动机基本结构
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见的电动机类型，广泛应用于各个领域。
其基本结构由多个关键部件组成，包括定子、转子、换向器、刷子等。
本文将介绍直流电动机的基本结构，以及各个部件的功能和作用。
## 1. 定子定子是直流电动机的固定部件，通常由铁芯和绕组构成。
铁芯由铁片堆叠而成，用以增加磁路的导磁性能。
绕组则由若干个线圈组成，通过电流激励产生磁场，与转子的磁场相互作用以产生转矩。
定子的线圈通常分为直流电源供电的正极和负极两个部分。
当电流经过电枢线圈时，会产生一个固定方向的磁场。
这个磁场与转子上产生的磁场相互作用，从而使转子受到力矩作用，实现电能转换为机械能。
## 2. 转子转子是直流电动机的旋转部件，通常由若干个永磁体或电励磁体组成。
永磁体可以是永磁铁、永磁钢等，而电励磁体则通过电流激励产生磁场。
转子的磁场与定子的磁场相互作用，产生力矩使其旋转。
转子的旋转方向与定子的磁场有关。
如果定子的磁场极性与转子磁场极性相同，则定子和转子之间的磁场相互排斥，产生旋转力矩。
反之，如果磁场极性相反，则磁场相互吸引，同样也能产生旋转力矩。
这样，通过交替改变定子电流的方向，就能实现转子的持续旋转。
## 3. 换向器换向器是直流电动机的一个重要部件，用于改变定子电流的方向，从而实现转子持续旋转。
换向器通常由一组刷子和一组分流环组成。
刷子通常由碳材料或铜制而成，紧贴在转子轴上，并与转子上的电刷接触。
分流环则由金属材料制成，固定在换向器上。
当转子旋转时，刷子与分流环之间产生刷擦效应，从而实现电流方向的改变。
换向器的工作原理是通过不断改变电路中的电流路径，使其与转子的磁场方向保持一致，从而持续产生转矩。
同时，换向器也用于提供给定子供电的直流电源。
## 4. 刷子刷子是直流电动机的一个重要组成部分，用于与转子上的电刷接触，并提供与电源的电流连接。
刷子通常由碳材料或铜制而成，具有良好的导电性和耐磨性。
刷子与转子上的电刷通过刷擦效应实现电流的传递。
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。
直流电机的主要结构
1.1.2 直流电机的主要结构 一、定子部分 作用：建立主磁场 构成：包括主磁极、换向磁极、机座、端盖和电刷装置 1.主磁极：包括主磁极铁心和励磁绕组两部分，主磁极用11.5mm厚的低碳钢板冲片叠压而成。
2.换向磁极（附加磁极）：由换向极铁心和换向极绕组组成。
一般用整块钢制成 与电枢绕组串联
额定转速 nN
在额定电压、额定电流下，运 行于额定功率时对应的转速.
1.1.3
额定效率 N
额定运行时电机输出功率与输 入功率之比. 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
额定励磁电流 I fN
额定功率、额定电压、额定电流三者之间的关系： 直流电动机： PN U N I N N 直流发电机： PN U N I N
第1章 直流电机
1.1.2
定子
主磁极：产生恒定的气隙磁通，由铁心和励磁绕组构成 换向磁极：改善换向。 电刷装置：与换向片配合,完成直流与交流的互换
机座和端盖：起支撑和固定作用。
电枢铁心：主磁路的一部分，放置电枢绕组。 电枢绕组：由带绝缘的导线绕制而成，是电路部分。 转子 换向器：与电刷装置配合,完成直流与交流的互换。
3.机座和端盖：作为磁路，机械支撑。 用薄钢板冲片叠压而成。
4.电刷装置：
第1章 直流电机
二、转子部分（电枢） 作用：感应电动势通过电流 构成：由电枢铁心、电枢绕组、换向器、转轴和轴承等组成。 1.电枢铁心 作为磁路的一部分，用来嵌放电枢绕组，用0.5mm厚 的两面涂有绝缘漆的硅钢片叠成。 2.电枢绕组 产生感应电动势和电磁转矩，实现机电能量转换。
电机铭牌上主要有以下数据，电机型号、额定功率、额 定电压、额定电流、额定转速、额定励磁电流及励磁方式等。
直流电机的组成及工作原理
直流电机的组成及工作原理一、引言直流电机是一种常见的电动机，广泛应用于工业生产和日常生活中。
它具有结构简单、运行可靠、转速调节范围广等优点。
本文将详细介绍直流电机的组成及工作原理。
二、直流电机的组成直流电机由定子和转子两部分组成。
1. 定子定子是由磁极和线圈构成的。
磁极通常是用钢铁制成，它们被安装在定子的周围，并且被分为南北两极。
线圈则是由导体制成，它们被缠绕在磁极上，并且被连接到电源上。
2. 转子转子是由导体制成，通常被称为“集电环”。
集电环被安装在轴上，并且与转子内部的线圈相连。
当定子中的线圈通电时，会产生磁场，这个磁场将影响转子中的集电环，并使其开始旋转。
三、直流电机的工作原理直流电机通过交替通断线圈来产生一个不断变化方向和大小的磁场，从而驱动转子旋转。
具体来说，其工作原理可以分为以下几个步骤：1. 初始状态在初始状态下，定子中的线圈不通电，因此没有磁场产生。
此时，转子处于静止状态。
2. 电流通过定子线圈当电源接通时，电流开始通过定子线圈。
这将在定子中产生一个磁场，该磁场将影响转子中的集电环，并使其开始旋转。
3. 磁场与集电环的相互作用当集电环旋转时，它会与定子中的磁场相互作用。
这种相互作用会导致集电环上的导体被感应出一种电动势（EMF），并且产生一个由正极到负极的电流。
4. 通过换向器改变方向随着集电环继续旋转，它会与另一个磁极相遇，并且开始受到一个相反方向的力。
为了保持转子的运动方向不变，需要通过换向器来改变定子线圈中的电流方向。
5. 重复以上步骤重复以上步骤可以使直流电机持续运行，并且控制线圈中的电流可以调节直流电机的速度和扭矩大小。
四、总结直流电机是一种常见、可靠、易于控制的电动机。
它由定子和转子两部分组成，通过交替通断线圈来产生一个不断变化方向和大小的磁场，从而驱动转子旋转。
了解直流电机的组成及工作原理对于维护和使用直流电机具有重要意义。
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直流电机的基本工作原理
电 机 及 拖 动 基 础
左手定则
1、直流电动机工作原理 在磁场作用下，N极性下导体 直流电动机是将电能 ab受力方向从右向左，S 极下导 转变成机械能的旋转机械。体cd受力方向从左向右。该电磁 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。
直流电机的绕组
4绕组展开图：
电 机 及 拖 动 基 础
为了使得线圈的2个有效边所感应的电动势相等，则线圈的有 效边之间的距离（跨距）应等于或接近于一个极距（相邻主 磁极间的跨度）。
直流电机的绕组
6个线圈的电枢绕组与电刷连接
电 机 及 拖 动 基 础
当电枢转到图示位置时：构成如图所示的等效并联支路。
电 机 及 拖 动 基 础
直流电机的基本结构
直流电机的主要结构概述：
电 机 及 定子 拖 动 基 础
转子 主磁极：产生恒定的气隙磁通，由铁心和励磁绕组构成 换向磁极：改善换向。 电刷装置：与换向片配合,完成直流与交流的互换 机座和端盖：起支撑和固定作用。 电枢铁心：主磁路的一部分，放置电枢绕组。 电枢绕组：由带绝缘的导线绕制而成，是电路部分。 换向器：与电刷装置配合,完成直流与交流的互换 转轴 轴承
直流电机的简化模型 直轴就是磁极的方向，交轴是与磁极正交的方向 电 机 及 拖 动 基 础
励磁线圈通入直流电流，产生直轴（d轴）方向 的主极磁通，称为主磁场。
电枢绕组
q
定子 电枢
q
A
Φ
d
N
S n
d
B
励磁线圈 电刷
- Uf +
a)
交轴（q轴）方向上的一对 电刷将电枢线圈分为左右两 b) 部分，电枢线圈按照一定的 图3-1 直流电机的简化模型 联接方式组成电枢绕组。 a) 直流电机结构 b) 直流电机模型
电 机 及 拖 动 基 础
电机及拖动基础
第3讲 直流电动机_结构&绕组
（3学时） 2013.04.02
本讲内容及要求：
电 机 及 拖 动 基 础
直流电动机的运行原理（掌握） 直流电机的额定值（掌握） 直流电机的励磁方式（掌握） 直流电机的基本结构（掌握） 直流电机的电枢反应（了解）
直流电机的基本原理和结构
直流电机的绕组
对绕组的要求：在能够通过规定的电流和产 生足够的电动势的前提下，尽可能节省铜和绝 缘材料，并且结构简单、运行可靠。
电 机 及 拖 动 基 础
一、简单的绕组
右图只是说明原理的示意图。它的缺点是： 随着电枢的转动，始终只有一生 的总转矩或电势均很小。
发电机：是指输出额定电压；
额定转速 N 在额定电压下，运行于 n
问题讨论：
电 机 及 拖 动 基 础
问题讨论：
电 机 及 拖 动 基 础
问题讨论：
电 机 及 拖 动 基 础
问题讨论：
电 机 及 拖 动 基 础
电 机 及 拖 动 基 础
Class discussion
（一）单叠绕组 特点：元件的两个端子连接在相邻的两个换向 片上。
y1------节距（元件跨距---2个有效边所跨槽数)
yk------换向器节距（上层边与下层边所连接的 两个换向片之间的距离）
直流电机的绕组
单叠绕组的所有的相邻元件依次串联，即后一元件的首端与前 一元件的末端连在一起，接到一个换向片上。最后一个元件末 端与第一个元件首端连接在一起，形成一个闭合回路。
电 机 及 拖 动 基 础
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
直流电机的基本结构
电 机 及 拖 动 基 础
1．定子部分 （1）机座 机座既可以固定主磁极、 换向极、端盖等，又是电机磁路的 一部分（称为磁轭）。机座一般用 铸钢或厚钢板焊接而成，具有良好 的导磁性能和机械强度。 （2）主磁极 主磁极的作用是产生气隙 磁场，由主磁极铁心和主磁极绕组 （励磁绕组）构成，如图所示。主 主磁极 磁极铁心一般由1.0mm～1.5mm 厚的低碳钢板冲片叠压而成，包括 极身和极靴两部分。极靴做成圆弧 1—固定主磁极的螺钉； 形，以使磁极下气隙磁通较均匀。 极身上面套有励磁绕组，绕组中通2—主磁极铁心；3—励磁绕组 入直流电流。整个磁极用螺钉固定 在机座上。
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。
电刷 ＋ U －
N
S 换向片
直流电机的基本工作原理
当电枢旋转到右图所示位置时：
电 机 及 拖 动 基 础
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。
直流电机的磁场
1. 空载磁场
电 机 及 拖 动 基 础
直流电机空载是指电枢绕组电流为零或很小， 电机几乎无功率输出。空载磁场是由励磁绕 组的励磁磁动势单独建立的磁场。
p=1
漏磁通，一般:
=（15～20）％。
直流电机的磁场
2. 电枢反应 当直流电机带上负载以后， 在电机磁路中又形成一个 磁动势，这个磁动势称为 电枢磁动势。 不论什么形式的绕组， 在一个磁极下元件边中的 电流方向总是相同的，不 同磁极下元件边中的电流 方向总是相反的。因此， 电枢磁动势分布规律如图：
额定电压 N U
在额定工况下，电机 出线端的平均电压
额定电流 N I
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fN I 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
N
＋ U －
S
关键点： 换向片。 换向片安装在电机转 轴上，与电枢同步旋转。
直流电机的基本工作原理
电 机 及 拖 动 基 础
电磁关系
直流 电流
换向
交流 电流
Φ
电磁转矩 (拖动转矩)
旋转
机械 负载
克服
反电 做功 动势
直流电机的基本结构
直流电机由定子（固定不动）与转子（旋转）两大部分组 成，定子与转子之间有空隙,称为气隙。 定子部分包括机座、主磁极、换向极、端盖、电刷等装 置； 转子部分包括电枢铁心、电枢绕组、换向器、转轴、风 扇等部件。
解决办法：用4个换向片将4个线圈都连 接起来，成为一个闭合绕组，两个不同 的元件边连接一个换向片。每个元件的 两个元件边连接2个不同的换向片。共 用了4个换向片，节省了材料，提高了 输出转矩。
1-2、3-4、5-6、7-8 分别构成4个线圈
14
直流电机的绕组
4个线圈单层结构示意图
电 机 及 拖 动 基 础
电刷将环形闭合电枢绕组分成两条对称的并联支路。
结论：整个电枢绕组通过换向片连成一个闭合回路。
直流电机的绕组
直流电机电枢绕组结构形式：单 叠绕组、单波绕组。
电 机 及 拖 动 基 础
在实际电机中----- 为使线圈（元件） 端部平整排列，一般在每个槽中放置 上/下 两个有效边，所以，多为双层 绕组。
机 座
直流电机的基本结构
（3）换向极 换向极用来改善 换向，由铁心和套在铁心 上的绕组构成，如图所示。 换向极铁心一般用整块钢 制成，如换向要求较高， 则用1.0mm～1.5mm厚 的钢板叠压而成，其绕组 中流过的是电枢电流。换 向极装在相邻两主磁极之 间，用螺钉固定在机座上。 1—换向极铁心；2—换向极绕组
电 机 及 拖 动 基 础
直流电机的绕组
根据绕组展开图可绘制绕组等效电路图：
电 机 及 拖 动 基 础
结论：并联支路数=电刷数
电刷数=被短路的元件数=磁极数
-------> a=p
直流电机的绕组
（二）单波绕组
电 机 及 拖 动 基 础
单波绕组: 不是把元件依串联，而是把相隔大约两个极距 （τ），即在磁场中的位置差不多相对应的元件连接起来。 该种连接保证元件中的电流产生相同方向的电磁力，从而 使电机产生的总电磁转矩最大。
电 机 及 拖 动 基 础
直流电机的基本结构
（2）电枢绕组
电 机 及 拖 动 基 础
电枢绕组是直流电机的主要组成部分，其 作用产生感应电动势和电磁转矩，它是电机实 现机电能量转换的关键。通常用绝缘导线绕成的 线圈（或称元件），按一定规律连接而成。
直流电机的基本结构 （3）换向器 换向器是直流电机最重要的部件之一， 对于发电机，是将电枢绕组元件中的直流 交变电势转换为电刷间的直流电势；对于 电动机则是将输入的直流电流转换为电枢 绕组元件中的交变电流，产生恒定方向的 电磁转矩。
电 机 及 拖 动 基 础
直流电机的磁场
结论：直流电机负载时气隙磁场是由励磁磁动势
电 机 及 拖 动 基 础
和电枢磁动势共同产生的。电枢磁动势对气隙磁
场的影响称为电枢反应。
几何中性线n-n （a）主极磁场 （b）电枢磁场
物理中性线m-m （c）合成磁场
直流电机的励磁方式
在直流电机中，由定子励磁线圈通电所产生的主磁场称为 励磁磁场。不同的励磁方式，直流电机的运行特性有很大 差异。
注意： 换向极绕组与定子（励磁）绕组串联连接。
电 机 及 拖 动 基 础
直流电机的基本结构
2．转子部分 （1）电枢铁心 电枢铁心是电机磁路的 一部分，其外圆周开槽， 用来嵌放电枢绕组。电枢 铁 心 一 般 用 0.5mm 厚 、 两边涂有绝缘漆的硅钢片 冲片叠压而成，如图所示。 电枢铁心固定在转轴或转 子支架上。铁心较长时， 为加强冷却，可把电枢铁 心沿轴向分成数段，段与 段之间留有通风孔。