直流电动机
电动机分类及原理
电动机分类及原理电动机是将电能转化为机械能的装置，其分类及原理如下：一、电动机的分类：1.直流电动机：直流电动机根据励磁方式的不同可分为永磁直流电动机和电磁励磁直流电动机。
永磁直流电动机的励磁磁场由永磁体提供，无需外接电源；电磁励磁直流电动机的励磁磁场由电磁铁提供，需要外接电源。
2.交流电动机：交流电动机根据转子结构的不同可分为异步电动机和同步电动机。
异步电动机根据励磁方式的不同可分为电刷异步电动机和无刷异步电动机；同步电动机根据励磁方式的不同可分为电刷同步电动机和无刷同步电动机。
二、电动机的工作原理：1.直流电动机：直流电动机的工作原理是利用直流电流在磁场中作用力矩使转子转动。
直流电动机由定子和转子组成，定子上布置有电磁铁，转子安装在轴上，并由碳刷与外部电源相连。
当电流通过定子的电磁铁时，会产生一磁场。
转子上的碳刷卡通常与电源相连，使得定子中的磁场与转子形成一个交叉磁场。
通过电流调节，可以改变定子磁场与转子磁场的交叉程度，从而控制电动机的转速和转矩。
2.交流电动机：交流电动机的工作原理是利用交流电流在磁场中产生感应电动势，从而驱动转子转动。
异步电动机的定子上布置有绕组，由外部电源供电，形成一个旋转磁场。
转子上的绕组会感应出定子旋转磁场，并产生感应电动势。
由于转子上的绕组是短路绕组，会形成一个感应电流，产生一个电磁力，使转子产生转矩，从而沿旋转磁场方向转动。
同步电动机的转子上有磁场绕组，与定子旋转磁场同步运动，产生旋转磁场与转子上的磁场形成一个磁力，使转子产生转矩，从而沿旋转磁场方向转动。
三、电动机的应用：电动机广泛应用于工业、交通、家用等各个领域。
在工业中，电动机常被用作驱动各种机械设备，如风机、泵、压缩机等。
在交通领域，电动机被应用于电动汽车、电动摩托车、轨道交通等。
在家用领域，电动机被用于驱动家电产品，如洗衣机、冰箱、空调等。
综上所述，电动机根据不同的电源和工作原理可以分为直流电动机和交流电动机。
直流电动机的概述
直流电动机的概述一、引言直流电动机(DC motor)是一种将电能转换为机械能的设备，它广泛应用于工业生产、交通运输、家用电器等领域。
直流电动机具有结构简单、转速范围广、启动和调速性能优良等特点，因此在各个行业中都有着重要的地位。
二、直流电动机的分类1.永磁直流电动机(PMDC motor)永磁直流电动机是利用永磁体产生磁场，与线圈之间的交互作用来实现转动。
它具有结构简单、体积小巧、响应快速等特点，广泛应用于家用电器和办公设备中。
2.分别励磁直流电动机(SEDC motor)分别励磁直流电动机是通过外部励磁源提供励磁电流来产生旋转力矩。
它具有高效率、高功率密度等优点，被广泛应用于工业生产领域。
3.串联励磁直流电动机(SERDC motor)串联励磁直流电动机是将线圈和外部励磁源串联在一起，通过线圈和外部励磁源的电流之和来产生旋转力矩。
它具有启动扭矩大、转速范围广等特点，被广泛应用于电动车、电动工具等领域。
4.并联励磁直流电动机(PERDC motor)并联励磁直流电动机是将线圈和外部励磁源并联在一起，通过线圈和外部励磁源的电流之差来产生旋转力矩。
它具有高效率、高功率密度等优点，被广泛应用于工业生产领域。
三、直流电动机的结构直流电动机由定子和转子两部分组成。
定子包括铁芯、线圈和端盖等组件，它们固定在外壳内。
转子由铁芯、线圈和轴等组件构成，可以在定子内自由旋转。
四、直流电动机的工作原理1.运行时当直流电源施加到线圈上时，线圈内会产生一个旋转磁场。
这个旋转磁场与永久磁体(永磁直流电动机)或者外部励磁源(分别励磁/串联励磁/并联励磁直流电动机)之间会发生相互作用，从而产生一个旋转力矩，使转子开始旋转。
2.启动时在启动时，由于线圈内没有电流，因此没有旋转磁场。
为了使电机启动，需要通过外部的助力器(如起动电阻)来产生一个初始的旋转磁场。
当转子开始旋转后，助力器逐渐减小或消失。
五、直流电动机的应用1.家用电器：吸尘器、搅拌机、风扇等。
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。
什么是直流电动机？
什么是直流电动机？一、直流电动机的概念及原理直流电动机是一种将电能转化为机械能的装置。
它利用直流电流通过绕组时产生的磁场与永磁场之间的力作用，使电动机转动。
直流电动机的原理是通过将电流经过电刷和电枢绕组，产生磁场并将磁场作用于转子，从而实现电能到机械能的转换。
直流电动机的结构主要由电枢、磁极、电刷和转子等部件组成。
其中，电枢是通过电流在绕组中产生的磁场将转动力传递给其他部件，磁极则是提供永久磁场的构件，电刷起到连接电源和电枢的作用，而转子则是通过受力扭转，驱动整个电动机运转。
二、直流电动机的应用领域直流电动机具有结构简单、运行可靠、输出扭矩大等优点，广泛应用于各个领域。
下面将详细介绍直流电动机在工业、交通和家用电器等领域的应用。
1. 工业领域直流电动机被广泛应用于工业生产中的各个环节。
例如，在制造业中，直流电动机可用来驱动各种机械设备，如卷绕机、切割机和立式锯等。
此外，在输送带、风机和泵等设备中，直流电动机也是关键的动力源。
通过使用直流电动机，工业生产可以实现自动化、高效化和精确控制。
2. 交通领域直流电动机在交通工具中的应用也非常广泛。
其中，最典型的就是电动汽车。
以电动汽车为例，直流电动机是其驱动装置之一，可以将电能转化为机械能，从而驱动车辆行驶。
与传统内燃机相比，电动汽车具有零排放、低噪音和高效能等优势，成为了未来交通发展的热门选择。
3. 家用电器直流电动机也在家用电器中发挥着重要的作用。
例如，直流电动机可以嵌入到各类家电产品中，如洗衣机、热水器和空调等。
通过使用直流电动机，家用电器可以实现更精确的能量控制，提高用户体验。
三、直流电动机的发展趋势随着科技的不断进步，直流电动机在各行各业中的应用也在不断创新和发展。
下面将介绍几个直流电动机未来发展的趋势。
1. 高效能直流电动机的高效能是其发展的一大趋势。
通过减少能量的损耗，提高电动机的效率，可以实现更为可持续和环保的电动机应用。
2. 智能化直流电动机在智能化方面的发展也是一个突出的趋势。
什么是直流电动机-直流电动机是如何工作的-
什么是直流电动机?直流电动机是如何工作
的?
什么是直流电动机？
直流电动机是将直流电能转换为机械能的设备。
它的优点是具有良好的调速性能和较大的起动转矩，因而广泛地应用于要求调速性能较高和较大起动转矩的生产机械。
但直流电动机的制造工艺简单，生产成本较高，维护较困难，牢靠性较差。
直流电动机是如何工作的?
直流电动机由定子和转子组成。
定子的作用是在励磁绕组中通入直流电流励磁而产生磁场；转子的作用是通电后产生电磁转矩。
直流电源通电导线在磁场中会受到电磁力作用，其方向由左手定则确定。
直流电动机的构造
直流电动机主要由静止的定子和旋转的转子组成。
定子由主磁极、换向极、电刷装置和机座等组成。
转子由转子铁芯、转子绕组、换向器、轴和风扇等组成。
（一）定子
1.主磁极。
主磁极的作用是产生主磁场。
2.机座。
机座是各磁极间磁的通路，同时也是电机的机械支架。
3.换向极。
两个相邻磁极间的小磁极叫做换向极，它的作用是用来产
生附加磁场，用以减弱换向片与电刷之间的火花，避开烧蚀。
（二）转子
1.转子铁芯。
转子铁芯有两个作用：一是用来安放转子绕组；二是作为电动机磁路的一部分。
2.转子绕组。
转子绕组的主要作用是产生感应电动势并通过点流，使电动机实现机、电能量转换。
3.换向器。
在转子轴的一端装有换向器，换向器由很多铜片组成，片与片之间用云母绝缘。
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
Tav = f 2 = Bav l ia N 2
Tav
l Ia N 2 p l 2a 2
pN
2a
Ia
CT Ia
大小：T
pN
2 a
Ia
CT Ia
其中：CT
= pN 2πa
为电机的转矩常数
电磁转矩性质:发电机—制动(与转速方向相反)； 电动机—驱动(与转速方向相同)。
pm pFe p统称为空载损耗(不变损耗)。
负载损耗:电枢回路电阻损耗 pa ;I电a2 R刷a 接触压降损耗
pb （ 2负Δ载Us损Ia 耗又称可变损耗） 杂散损耗 p:Δ齿槽引起磁场脉动引起的铁耗，一些机械部件切
割磁通产生的铁耗等 pΔ (0.5 ~ 1)%P2
二、直流发电机的基本方程
Bx
B0 x
Bax
物理中性线偏离几何中性线
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。
这时电枢磁动势可 以分解为两个垂直 分量：交轴电枢磁 动势 Faq 和直轴电 枢磁动势 Fad 。如 图(a)、(b)所示。
交轴磁势和直轴磁势
P1 PM p0 原动机输入给发电机的机械功率 P1
输入直流发电机后扣除空载损耗，其余为电磁功率 空载损耗p0包括：机械摩擦损耗、铁损耗、附加损耗。
p0 pm pFe p ❖电磁功率是转换成电功率的那部分机械功率
将式 U Ea Ia Ra 两边同乘电枢电流：
UIa Ea Ia Ia2 Ra
A Nia
D 在原点O左右x处取磁力线闭
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。
直流电动机的特点与应用
直流电动机的特点与应用直流电动机是一种常见的电动机类型，具有许多独特的特点和广泛的应用。
本文将介绍直流电动机的特点和应用，并探讨其在不同领域中的具体应用案例。
一、直流电动机的特点直流电动机具有以下几个独特的特点：1. 可调速性：直流电动机可以通过调整电源电压或外部电阻来实现调速。
这种可调速性使得直流电动机在需要频繁启动、停止以及调整转速的应用场景中非常常见。
2. 良好的起动和启动特性：直流电动机具有良好的起动和启动特性，能够在瞬间产生较大的起动转矩。
这使得直流电动机广泛用于需要短时高转矩的应用中，如起重机、电梯等。
3. 适应性强：直流电动机能够适应不同的负载特性，无论是恒力负载还是恒功率负载，都能够稳定工作。
这种适应性使得直流电动机在工业自动化控制系统中得到广泛应用。
4. 可逆性：直流电动机可以同时作为电动机和发电机使用。
当外部负载对电动机进行制动时，直流电动机可以将动能转化为电能并反馈到电源中，实现能量回收和再利用。
二、直流电动机的应用直流电动机在各个领域中都有广泛的应用。
以下是几个典型的应用案例：1. 工业自动化：直流电动机是工业自动化系统中最常用的驱动设备之一。
它们被广泛应用于生产线输送带、机器人、纺织设备、印刷机械等自动化设备中，可提供可靠的驱动力和精确的控制。
2. 交通运输：直流电动机在交通运输领域中扮演着重要的角色。
它们被应用于电动车辆、电动自行车、电动船舶等交通工具中，为这些车辆提供动力，并带来更高的能源利用效率和环保性。
3. 家用电器：直流电动机也广泛应用于各种家用电器中，如洗衣机、吸尘器、空调等。
直流电动机通过其可调速性和高效率的特点，提供了更好的用户体验和能源利用效率。
4. 新能源领域：直流电动机在新能源领域中具有重要地位。
它们被应用于风力发电机组、太阳能跟踪器、电动车充电桩等设备中，带来高效的能源转换和利用效率。
综上所述，直流电动机是一种具有独特特点和广泛应用的电动机类型。
直流电动机的原理与应用
直流电动机的原理与应用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。
本文将介绍直流电动机的工作原理以及在不同领域的应用。
一、直流电动机的工作原理直流电动机是利用电流在导线中产生的磁场与磁场间相互作用产生的驱动力来实现机械能转化的装置。
它由电枢和磁极构成。
电枢是直流电动机的主要部件，由若干个绕制在铁芯上的线圈组成。
当电枢通电时，产生的电流在线圈中形成磁场，这个磁场与定子磁极的磁场相互作用，产生力矩，使电枢开始旋转。
磁极是直流电动机中的固定部件，它由一组由铁芯制成的磁极构成。
定子磁极在通电时产生恒定的磁场，与电枢的磁场相互作用，使电枢得以旋转。
二、直流电动机的应用领域1. 工业领域：直流电动机广泛应用于工业自动化设备中，如机床、冶金设备、印刷设备等。
由于其转速范围广、扭矩大、调速性能好等特点，能够满足不同工业设备的运行需求。
2. 交通领域：直流电动机应用于交通工具中，如电动车辆、轻轨、电动船等。
直流电动机在交通领域的应用主要是因为它具有启动扭矩大、低速转矩平稳、调速性能好等特点。
3. 动力工程领域：直流电动机在动力工程中的应用主要是用于发电机组的励磁控制。
直流发电机组通过直流电动机的励磁控制，可以实现电网的稳定运行。
4. 家用电器领域：直流电动机在家用电器中的应用日益增多，如家用洗衣机、热水器等。
直流电动机在家电领域的应用主要是因为它的低噪音、高效率、体积小等优点。
5. 农业领域：直流电动机也广泛应用于农业领域，如水泵、喷灌设备等。
直流电动机在农业领域的应用主要是因为它能够满足农民的用电需求，并且具有调速性能好、启动扭矩大等特点。
三、总结直流电动机是一种常见的电动机类型，通过电流在导线中产生的磁场与磁场间相互作用产生的驱动力来实现机械能转化。
它广泛应用于工业、交通、动力工程、家用电器以及农业领域等各个领域。
直流电动机的应用具有调速性能好、启动扭矩大、效率高等优点，为各个领域的设备和系统的正常运行提供了稳定可靠的动力来源。
直流电动机分类
直流电动机分类直流电动机是一种将直流电能转换为机械能的电机，广泛应用于各种领域。
根据不同的分类标准，直流电动机可以分为多种类型，本文将从不同的角度对直流电动机进行分类。
一、按照电源类型分类直流电动机根据其供电方式的不同，可以分为独立励磁直流电动机和串励直流电动机。
1. 独立励磁直流电动机独立励磁直流电动机是指通过外部电源为其励磁，使其产生磁场，进而工作的电动机。
该类型的电动机具有磁场稳定性好、调速范围宽等特点，适用于对调速性能要求较高的场合。
2. 串励直流电动机串励直流电动机是指其励磁线圈与电动机的电枢线圈串联在一起，共用同一电源的电动机。
该类型的电动机具有起动扭矩大、转速调节范围广等特点，适用于对起动性能要求较高的场合。
二、按照结构形式分类直流电动机根据其结构形式的不同，可以分为分别励磁直流电动机、复励磁直流电动机和永磁直流电动机。
1. 分别励磁直流电动机分别励磁直流电动机是指其励磁线圈与电动机的电枢线圈分别供电的电动机。
该类型的电动机结构简单、制造成本低、容易实现调速等特点，广泛应用于家用电器、办公设备等领域。
2. 复励磁直流电动机复励磁直流电动机是指其励磁线圈既可以与电动机的电枢线圈并联，也可以与电动机的电枢线圈串联的电动机。
该类型的电动机具有起动性能好、调速范围广等特点，适用于起动和调速性能要求较高的场合。
3. 永磁直流电动机永磁直流电动机是指其励磁采用永磁体，不需要外部励磁的电动机。
该类型的电动机具有结构简单、体积小、效率高等特点，广泛应用于电动车、家用电器等领域。
三、按照转子结构分类直流电动机根据其转子结构的不同，可以分为鼠笼式直流电动机和绕线式直流电动机。
1. 鼠笼式直流电动机鼠笼式直流电动机是指其转子由绕组和铁芯构成，绕组上的导线形状类似于老鼠的笼子，因此得名。
该类型的电动机结构简单、制造成本低、运行可靠等特点，广泛应用于电动工具、家用电器等领域。
2. 绕线式直流电动机绕线式直流电动机是指其转子由绕组构成，绕组上的导线形状为螺旋状。
直流电动机
直流电枢绕组
2 1 3 4
1
A
2
3
4
B
A
8 7
B
5
8
7
6
5
6
结论：整个电枢绕组通过换向片连成一个闭合回路。
２、分类
转子电枢
M — (a) 他励式
M — (b) 并励式
励磁线圈
M — (c) 串励式
(
M — (b) 并励式
M — (c) 串励式
M — (d) 复励式
+
他
励
Ia
M
If
+ Uf
+ U
直流电动机的用途
8.1 直流电动机的构造
定子、转子
直流电动机的结构
1、定子（磁极）：产生磁场
主磁极：由铁心和励磁线圈组成，用于产生一个恒定 的主磁场； 换向磁极：安装在两个相邻的主磁极之间，它的作用 是改善电机的换向； 电刷：是通过与换向器之间的 滑动接触，把直流电压、直流 电流引入或引出电枢绕组。 机座：固定主磁极等部件，同 时也是磁路的一部分。
永磁直流电机
做电源用的直流发电机
直流电动机虽然比三相交流异步电动机结构复杂， 维修也不便，但由于它的调速性能较好和起动转矩较 大，因此，对调速要求较高的生产机械或者需要较大 起动转矩的生产机械往往采用直流电动机驱动。
应用： 轧钢机、电气机车、无轨电车、中大型龙门刨 床等调速范围大的大型设备；用蓄电池做电源的地 方，如汽车、拖拉机等；家庭：电动缝纫机、电动 自行车、电动玩具；
定子铁心和绕组
（2）转子 又称电枢，包括电枢铁心和电枢绕组、换向器、转轴、 风扇等。 电枢铁心上冲有槽孔，槽内放电枢绕组，电枢铁心也 是直流电动机磁路的组成部分；
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。
第一章直流电机
《电机及拖动基础》直流电机
例1-3 一台直流发电机， PN=10KW，UN=230V， nN=2850r/min，N=85%。求其额定电流和额定负 载时的输入功率。 。
解
IN PN U
N
10 10 230
3
A 43 . 48 A
P1
PN
N
10 10 0 . 85
3
W 11760 W 11 . 76 kW
势的单位为V。 可见：对已制成的电机, Ea正比于每极磁通和转速n；
另：转矩常数CT与电势常数Ce之间有固定的比值关系：
CT／Ce＝(N· p/2a)/(N· p/60a)=9.55
《电机及拖动基础》直流电机
例1-6 一台直流发电机，2p=4，电枢绕组为单叠绕组， 电枢总导体数N=216，额定转速nN=1469r/min，每极磁 通Φ =2.2× 10-2Wb，求： 1）此发电机电枢绕组的感应电动势。 2）此发电机若作为电动机使用，当电枢电流为800A 时，能产生多大电磁转矩？ 解
《电机及拖动基础》直流电机
例1-4 一台直流电动机，PN=17KW，UN=220V， nN=1500r/min，N=83%。求其额定电流和额定负 载时的输入功率。 解
IN PN U N N 17 10
3
220 0 . 83
3
A 93 . 1 A
P1
PN
N
17 10 0 . 83
《电机及拖动基础》直流电机
二、直流电机的基本结构
直流电机的径向剖面示意图
直流电机的结构图
1-电枢铁心 2-主磁极 3-励磁绕组 4电枢齿 5-换向极绕组 6-换向极铁心 7-电枢槽 8-底座 9-电枢绕组 10-极 掌(极靴） 11-磁轭（机座）
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。
《直流电动机》课件
电动工具
直流电动机可以作为电动 工具的驱动，如电钻、电 锯等。
家用电器控制
直流电动机还可以用于控 制家用电器，如电饭煲、 微波炉等电器的开关和调 节。
05 直流电动机的优缺点
优点
结构简单
直流电动机的结构相对简单， 主要由定子、转子和励磁绕组 组成，使得其制造成本和维护
成本较低。
控制精度高
直流电动机的转速与输入电压 成正比，可以通过精确控制输 入电压或电流来达到高精度的 速度控制。
市场发展前景
工业自动化
随着工业自动化程度的提高，直 流电动机作为重要的动力设备，
其市场需求将进一步扩大。
新能源汽车
新能源汽车的快速发展将带动直 流电动机市场的增长，如电动汽 车、混合动力汽车等都需要大量
直流电动机作为动力系统。
智能家居
智能家居市场的不断扩大也将为 直流电动机带来新的应用场景， 如智能吸尘器、智能扫地机器人
步进电动机
总结词
步进电动机是一种将数字脉冲信号转换为旋转运动的装置，常用于自动化控制系统中。
详细描述
步进电动机的定子上安装有多相励磁绕组，而转子上安装有多个小齿。当给定一个脉冲 信号时，步进电动机的转子会转动一个固定的角度，其转速和方向取决于输入脉冲的频 率和相序。步进电动机具有较高的定位精度和可靠性，因此在许多自动化控制系统中得
《直流电动机》PPT课 件
目录
Contents
• 直流电动机简介 • 直流电动机的结构 • 直流电动机的分类 • 直流电动机的应用 • 直流电动机的优缺点 • 直流电动机的发展趋势与未来展望
01 直流电动机简介
直流电动机的定义
总结词
描述直流电动机的基本概念和定 义。
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。
直流电动机
纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行
2．直流电动机的反转
永磁式直流电动机，把电变励磁绕组或者 电枢绕组接线方式来改变转向。
并励电动机，采用电枢绕组反接的方法来实现 反转。将电枢反接的同时必须连同换向磁极绕 组一起反接，以达到改善换向的目的。
3．直流电动机的调速 （1） 调压调速 （2） 调磁调速 （3） 调节电枢电阻调速
4．直流电动机的制动 直流电动机的制动方法可分为机械制动和 电气制动，其中电气制动又可以分为三种： 能耗制动、反接制动和回馈制动。
纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行
纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行
3. 直流电动机的机械特性
1、他励（并励）式直流电动机的机械 特性曲线接近于水平线，称之为硬机械 特性。
2、串励式电动机的工作磁通随负载变化， 称之为软机械特性。
3、复励式直流电动机的机械特性介于 两者之间。
•1.2直流电动机的运行
1．直流电动机的起动
直流电动机的起动电流很大，可达额定电流 的10～20倍。直流电动机不允许直接起动。 （1）电枢串电阻起动 （2）降压起动
直流电动机
•1.1直流电动机的工作原理
1．直流电动机的用途、结构和分类
直流电动机一般按励磁方式（即励磁绕组的供电方式）进行分 类，可分为他励直流动机、并励直流电动机、串励直流电动机 和复励直流电动机纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行
纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行
2. 直流电动机的运行原理
直流电动机借助电刷和换向器的作用，把电源的直流电 转变为电枢绕组中的交流电，保持电磁转矩的方向不变， 确保直流电动机朝一定的方向连续旋转。
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0
求得
n
U Ra KEΦ KEΦ
Ia
n f(I a )
Ia
式中：n0
U K EΦ
: 理想空载转速
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8.3 直流电动机的机械特性
Ia
U
Ea Ra
达到新的平衡点(Ia 、 P入) 。
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8.3 直流电动机的运行特性
直流电动机在正常运行时，虽然电源电压U和 励磁电阻保持不变，但随着励磁方式不同，电
动机的转矩、转速和机械特性有很大的区别。
一、并励电动机
1. 转矩特性 T f(I a )
由图可求得
(电枢)和机座等 部分构成。
S
转子
极心
N ···
励磁绕组
···
S 机座
N
直流电动机的磁极和磁路
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1. 磁极 用来在电机中产生磁场。 永磁式: 由永久磁铁做成。 励磁式: 磁极上绕线圈，线圈中通过直流电， 形成电磁铁。 励磁: 磁极上的线圈通以直流电产生磁通，称 为励磁。
压与电流的关系式，接线图、机械特性。 3.掌握他励（并励）和串励直流电动机的起
动、反转和调速、制动的基本原理和基本方 法。
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8.1 直流电机的构造
直流电动机虽然比三相交流异步电动机结构复杂， 维修也不便，但由于它的调速性能较好和起 动转矩较大，因此，对调速要求较高的生产机械或 者需要较大起动转矩的生产机械往往采用直流电动 机驱动。 直流电机的优点：
2. 转子(电枢) 由铁心、绕组（线圈）、换向器组成。
电枢铁心：由硅钢片叠装而成。
电枢绕组：由结构、形状相同的线圈组成
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8.1.2 直流电机的分类
直流电机按照励磁方式可分为他励电动机、并
励电动机、串励电动机和复励电动机
1. 他励电动机
励磁绕组和电枢绕组分别由两个直流电源供电。 I
If
U
E
Ia Ra If
Ia U Rf
UE Ra
I Ia If Ia
I
+
+
E
M _
Ia
U
Rst _
Rf
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UE U E Ia Ra Ia Ra
I Ia If Ia
U If Rf
由上分析可知：
当电源电压U和励磁回路的电阻Rf一定时, 励
磁电流If和磁通不变，即 = 常数。则
T=KT Ia = KT Ia
即：并励电动机的磁通
= 常数，转矩与电枢电流
nT
T f(I a )
成正比。
2. 转速特性 n f(I a )
0
Ia
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8.3 直流电动机的运行特性
由以下公式
nT n0
T f(I a )
U E Ia Ra
E K EΦ n
T KTΦI a
KT: 与电机结构有关的常数
: 线圈所处位置的磁通
Ia：电枢绕组中的电流
单位: (韦伯)，Ia (安) ，T (牛顿•米)
4. 转矩平衡关系 电动机的电磁转矩T为驱动转矩, 它使电枢转动。
在电机运行时，电磁转矩必须和机械负载转矩及空
载损耗转矩相平衡，即
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T T2 T0
+
Uf If
_
+
M Ia U If
_
+
+
E
M _
Ia
U
Rst _
Rf 他励 Rst 2. 并励电动机
Rf
并励
励磁绕组和电枢绕组并联，由一个直流电源供电。
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3. 串励电动机 励磁线圈与转子电枢串联接到同一电源上。
If
Ia
+
UM
_
串励
I
+
Ia
U
M
_
复励
4. 复励电动机 励磁线圈与转子电枢的联接有串有并，接在同
(1) 调速性能好, 调速范围广, 易于平滑调节。 (2) 起动、制动转矩大, 易于快速起动、停车。 (3) 易于控制。 应用:
轧钢机、电气机车、中大型龙门刨床、矿山竖井 提升机以及起重设备等调速范围大的大型设备。
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8.1.1 直流电动机的构造
直流电机由定 极掌
子(磁极)、转子
势。由右手定则，感应电动势的方向与电流的方向
相反。
1. 电枢感应电动势 KE: 与电机结构有关的常数
E=EK n n: 电动机转速 ：磁通
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电刷
b
N
a
I F
E
F
d
n T
E
cI
S 换向片 – 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。
2. 电枢回路电压平衡式
Ia Ra +
U E IaRa KEn IaRa
式中：U — 外加电压
U
+
M
–
E
Ra — 绕组电阻
–
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3. 电磁转矩 直流电动机电枢绕组中的电流(电枢电流Ia)与磁
通相互作用，产生电磁力和电磁转矩，直流电机的 电磁转矩公式为
T=KT Ia
一电源上。
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8.2 直流电机的基本工作原理
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8.2 直流电机的基本工作原理
换向器作用： 将外部直流电 转换成内部的 交流电，以保 持转矩方向不 变。
电刷
b
N a
I F
Fn
dT
c
I
S 换向片
–U+ 直流电从两电刷之间通入电枢绕组，电枢电流
方向如图所示。由于换向片和电源固定联接，无论
线圈怎样转动，总是S极有效边的电流方向向里, N
极有效边的电流方向向外。电动机电枢绕组通电后
中受力(左手定则)按顺时针方向旋转。
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电刷
b
N
a
I F
E
F
d
n T
E
cI
S 换向片 – U+ 线圈在磁场中旋转，将在线圈中产生感应电动
第8章 直流电动机
8.1 直流电机的构造 8.2 直流电机的基本工作原理 8.3 直流电动机机械特性 8.4 并励电动机的起动与反转 8.5 并励(他励)电动机的调速 8.5 并励(他励)电动机的制动
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第8章 直流电动机
本章要求
1. 了解直流电动机的基本构造和工作原理。 2. 掌握他励（并励）和串励直流电动机的电
转矩平衡过程
T2: 机械负载转矩 T0: 空载转矩
当电动机轴上的机械负载发生变化时，通过电动 机转速、电动势、电枢电流的变化，电磁转矩将自 动调整，以适应负载的变化，保持新的平衡。
例：设外加电枢电压 U 一定，T=T2 (平衡)，此时，
若T2突然增加，则调整过程为
T2
n E KEΦn E
T T KTΦIa Ia