1.2直流电机的电枢绕组
直流电动机第一章第2节
• 第六步：放置电刷。在展开图中，直流电机的电 刷与换向片的大小相同，电刷数与主磁极数相同， 放置电刷时应使正负电刷间的感应电动势最大， 或被电刷短路的元件感应电动势最小。当把电刷 放置在主磁极的几何中心线处，被电刷短路元件 的感应电动势为零，同时正负电刷间的电动势也 最大。电枢按图示方向转动，电刷间的电动势方 向根据右手定则可判定为A1、A2为正，B1、B2 为负。单迭绕组的完整展开图见图1.12。 • 在实际生产过程中，直流电机电刷的实际位置是 电机制造好后通过实验的方法确定的。
原理：串联电阻分压比变化。 如图1.20所示，正常时线圈电阻 较小，可变电阻R电压降大，电压表指 示值较小。若线圈出现断路故障，所 有电压均降落在线圈上，电压表指示 为电源电压值，故能判断故障在线圈。
• 因此，由上式可得换向节距为 • K 1 yk • （1-10） P • 在上式中，正负号的选择首先应满足使yK为整 数，其次考虑选择负号。选择负号时的单波绕组 称为左行绕组，左行绕组端部迭压少。单波绕组 的合成节距与换向节距相同，即第二节距y2 • y2 y1 y • （1-11）
绕组画法和节距
电枢绕组大多做成双层绕组，将线圈的一个有 效边放在槽的上层，称做上层边（画成实线）；另 一个有效边放在有一定距离的另一槽的下层，称做 下层边（画成虚线），如图1.11所示。
图1.11 绕组画法和节距
1.2 直流电机的电枢绕组
电枢绕组的线圈数和换向片数、槽数之间应 有如下的关系：因为每一个线圈有两个边，而每 一换向片总是把一个线圈的尾端与紧跟的另一个 线圈的首端焊接在一起，因此，线圈数与换向片 数相等；如果电枢铁心每个槽内只安排一个上层 边和一个下层边（称为一个单元槽），这样，线 圈数又与单元槽数相等。由此可知，一台直流电 机的线圈数S与换向片数K、槽数Z之间有如下关 系 S=K=Z （1-3）
2010-2011学年第一学期《电机与电力拖动》课程期末复习资料1、直流
2010 -2011学年第一学期《 电机与电力拖动》课程期末复习资料1、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。
1.2 直流电机的电枢绕组简介电枢绕组是由结构、形状相同的线圈组成，线圈有单匝、多匝之分。
不论单匝或多匝线圈，它的两个边分别安放在不同的槽中。
1.3 直流电机的电枢反应 直流电机磁场组成：励磁磁场、电枢磁场合成。
1.4.1 电枢电动势电枢电动势是指直流电机正、负电刷之间的感应电动势，也就是每条支路里的感应电动势。
每条支路所串联的元件数是相等的，只要求出一根导体的感应电动势，再乘上一条支路里总的导体数，就是电枢电动势。
1.5 直流电机的换向什么是换向：绕组元件从一个支路经电刷，进入另一个支路时，电流方向改变。
换向的影响：换向会使电刷和换向器之间产生火花，严重时会烧坏换向器与电刷，使电机不能正常工作和寿命缩短。
1.6.1 直流电动机的励磁方式根据直流电动机励磁绕组和电枢绕组与电源连接关系的不同，直流电动机可分为他励、并励、串励、复励电动机等类型。
2、电力拖动系统一般由控制设备、电动机、传动机构、生产机械和电源5部分组成。
2.3 他励直流电动机的机械特性机械特性：在电枢电压、励磁电流、电枢总电阻为恒值的条件下，电动机转速n 与电磁转矩的关系曲线。
机械特性的作用：确定稳定运行转速；分析转速、转矩及电流随时间的变化规律。
2.4.4 他励直流电动机的反转改变电磁转矩的方向即可实现反转。
方法：（1）改变励磁电流方向：保持电枢两端电压极性不变，将励磁绕组反接，使励磁电流反向，磁通即改变方向。
2）改变电枢电压极性：保持励磁绕组两端的电压极性不变，将电枢绕组反接，电枢电流即改变方向。
他励直流电动机的电气制动： 能耗制动； 反接制动； 回馈制动。
第1章 直流电动机基本理论及结构
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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
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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。
第1章 直流电机的结构与工作原理
（3）额定电流ＩＮ 指在额定情况下，电机流出或流入的电流，单位为A 。 直流发电机额定电流为 直流电动机额定电流为
1.3 直流电机的铭牌数据及主要系列
同直流发电机相同，实际的直流电动机的电枢并非单一线圈，磁极也并非一对。
*
电枢绕组是直流电机的核心部分。无论是发电机还是电动机，感应电动势和电磁转矩都在电枢绕组中产生，电枢绕组是实现机电能量转换的枢纽，电枢绕组的名称由此而来，并为此把直流电机的转子称为电枢。
1.2.1 基本知识
第一章 直流电机的结构与工作原理
1.2直流电机的电枢绕组
1.3直流电机的铭牌数据及主要系列
1.1直流电机的结构与工作原理
*
1.1 直流电机的结构与工作原理
1.1.1 直流电机的结构
电枢铁芯
电枢绕组
换向磁极
主磁极
电刷装置
机座
端盖
定子
转子
换向器
转轴
轴承
直 流 电 机
*
1.1 直流电机的结构与工作原理
1.2 直流电机的电枢绕组
*
单叠绕组是指元件的首端和末端分别接到相邻的两片换向片上，下一个元件叠在前一个元件之上。
1.单叠绕组的链接规律 绘制展开图的步骤是： 第一步：计算绕组的各节距。包括 、y、y1。 第二步：画槽、画元件，按顺序编号。每槽用两条短线表示，实线表示上层，虚线表示下层。注意：实线上的标号既表示槽号又表示元件号，同时还表示该元件的上层边所在的位置。
1.1 直流电机的结构与工作原理
*
2. 直流电动机工作原理
把电刷A、B接到直流电源上，电刷A接正极，电刷B接负极。此时电枢线圈中将电流流过。如右图。
直流电动机是将电能转变成机械能的旋转机械。
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。
1 直流电机绕组-2解析
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， 所以又称线圈的跨距。 y z 整数 1 2p 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。
如 果 电 枢铁心 每 个槽内 只安排一个上层边和一个下 层边（称为一个单元槽）， 这样，元件数又与单元槽数 相等。由此可知，一台直流 电机的元件数 S 与换向片数 K 、 槽数Z三者相等。
但是此关系不唯一！
思考：一个元件两个边的跨度如何规定？ 极距：相邻两个主磁极中心轴线沿电枢 表面之间的距离，用 表示。
二、 单迭绕组
设 2p=4，S=K=Z=16，单迭右行绕组。 （1）计算极距和节距 Z 16 4 2p 22 采用整距绕组，因为是单迭右行，故 y y K 1 所以 y1 4 （2）发电机的单迭绕组展开图所示。
绕组元件的连接顺序
单迭绕组元件串联顺序
单叠绕组中主磁极的位置及电刷的位置如何放置？
线圈形状示意图
电枢绕组是由结构、形状相同的线圈组成， 称之为元件，有单匝、多匝之分，结构
线圈在槽内安放示意图
不论单匝或多匝线圈，它的两个边 分别安放在不同的槽中，如图所示，用 来产生感应电动势和电磁转矩，故称为 线圈的有效边。而处于槽外部分，仅起 连接作用，称为端接部分。线圈的两个 端头分别与两个换向片相连，一根称为 首端，另一根称为尾端。 槽数用Z表示，元件个数用S表示，换 向片个数用K表示。 双层电枢绕组的元件数和换向片数、槽 数之间应有如下的关系： S=K=Z 每一个元件有两个边，而每一换向 片总是把一个元件的尾端与紧跟的另一 个元件的首端焊接在一起，因此，元件 数与换向片数相等；
《直流电机》练习题
《直流电机》练习题一、填空题1.直流电机的电枢绕组的元件中的电动势和电流是，电刷外部电动势和电流是。
2.一台并励直流电动机，如果电源电压和励磁电流If不变，当加上一恒定转矩的负载后，发现电枢电流超过额定值，有人试在电枢回路中接一电阻来限制电流，此方法。
串入电阻后，电动机的输入功率P1将，电枢电流Ia电动机的效率η将。
，转速n 将，3.一台并励直流电动机拖动恒定的负载转矩，做额定运行时，如果将电源电压降低了20℅，则稳定后电机的电流为倍的额定电流（假设磁路不饱和）。
4.并励直流电动机，当电源反接时，其中Ia的方向，转速方向。
5.直流发电机的电磁转矩是转矩，直流电动机的电磁转矩是转矩。
答：制动，驱动。
6.电枢反应对并励电动机转速特性和转矩特性有一定的影响，当电枢电流Ia增加时，转速n 将，转矩T 将。
7.直流电动机电刷放置的原则是：。
8.直流电动机调速时，在励磁回路中增加调节电阻，可使转速，而在电枢回路中增加调节电阻，可使转速。
9.并励直流电动机改变转向的方法有、。
10.当保持并励直流电动机的负载转矩不变，在电枢回路中串入电阻后，则电机的转速将。
11.并励直流发电机的励磁回路电阻和转速同时增大一倍，则其空载电压。
12.直流电机单叠绕组的并联支路对数为，单波绕组的并联支路对数。
13.直流电机若想实现机电能量转换，靠电枢磁势的作用。
14.直流发电机，电刷顺电枢旋转方向移动一角度，直轴电枢反应是；若为电动机，则直轴电枢反应是。
二、选择题1.一台直流发电机，由额定运行状态转速下降为原来的30%，而励磁电流及电枢电流不变，则。
A.Ea下降30% B. T 下降30%C：Ea和T 都下降30% D：端电压下降30%2.一台并励直流发电机希望改变电枢两端正负极性，采用的方法是。
A. 改变原动机的转向B.改变励磁绕组的接法C.改变原动机的转向或改变励磁绕组的接法D.改变原动机的转向的同时，改变励磁绕组的接法3.把直流发电机的转速升高20%，他励方式运行空载电压为U01，并励方式空载电压为U02，则。
直流电机的磁场要点
场越强，电枢反应的影响就越大，正是电枢磁场与主极 磁场的相互作用而产生电磁转矩，从而实现了机电能量 的转换。
1.2.3 电枢反应
所谓电枢反应是指电枢磁场对主磁场的影响，电 枢反应对电机的运行性能有很大的影响。如图1.18（c） 所示为主极磁场和电枢磁场合在一起而产生的合成磁 场。与图1.18（a）比较可见由于带负载后出现的电枢 磁场，对主极磁场的分布有明显的影响，这种影响称 为电枢反应，对磁场的影响如下；
一点，励磁电流If 增加的 很快，如图所示。未饱和 和饱和的转折点称为膝点。
o直流电动机的磁化曲线F0 (If)
同时交链励磁绕组和电枢绕组的这部分磁通，是
直流电机进行电磁感应和能量转换所必须的，称为主
磁通。另一小部分磁通从N极出来后并不进入电枢
绕组，而是经过气隙直接进入相邻的磁极或磁轭，它 对电机的能量转换工作不起作用，相反，使电机的损 耗加大，效率降低，增大了磁路的饱和程度，这部分
磁通称为漏磁通，一般=（15～20）％。
图1.18（a）为主磁场在电机中的分布情况。按照 图中所示的励磁电流方向，应用右手螺旋定则，便可 确定主极磁场的方向。在电枢表面上磁感应强度为零 的地方是物理中性线m-m，它与磁极的几何中性线n-n 重合。几何中性线与极磁轴线互差90电角度,即正交.
1.2 直流电机的磁场
直流电机的磁场是由主磁极产生的励磁磁场和电 枢绕组电流产生的电枢磁场合成的一个合成磁场，它 对直流电机产生的电动势和电磁转矩都有直接的影响， 而且直流电机的运行特性在很大程度上也取决于磁场 特性。因此，研究直流电机的磁场是十分必要的。
1.2.1 直流电机的空载磁场 直流电机空载（发电机与外电路断开，没有电流
直流电动机工作原理
1.4.1 直流电机的电枢电动势
产生:电枢旋转时,主磁场在电枢绕组中感应的电动势简称为电
枢电动势。
大小:
Ea
pN Φn 60 a
CeΦn
其中Ce
pN 60a
为电机的结构常数
(电动势常数
)
可见,直流电机的感应电动势与电机结构、气隙磁通及转速有关。
性质: 发电机——电源电势(与电枢电流同方向);
电动机——反电势(与电枢电流反方向).
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0 磁动势 或空F载f 0 励磁电流
的关系I f 0，称为直流电机的空载磁化 特性。如右图所示。
N
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。
1.5 直流电机的换向
1.6 直流发电机 1.7 直流电动机
思考题与习题
1.1 直流电机的基本工作原理和结构
1.1.1 直流电机的主要结构
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。 定子 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。
转子
电枢铁心：主磁路的一部分，放置电枢绕组。
y y1 y2 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。
1.2.2. 单叠绕组
单叠绕组的特点是相邻元件(线圈)相互叠压,合成节距与换向节
距均为1,即： y yk 1。
单叠绕组的展开图是把放在铁心槽里、构成绕组的所有元件取出 来画在一张图里，展示元件相互间的电气连接关系及主磁极、换向片、 电刷间的相对位置关系。
直流电机的磁路和电枢绕组
12′13′14′15′16′1′2′3′4′
两元件之间得虚线,表示通过换向器上得同一
片换向片把两元件串联起来。
绕电枢一周,所有元件互相串联构成一闭合回
路。
单叠绕组某一瞬间并联支路图
A1
2 1
2
3
4
8
7
6
A2
9
1
9
10
11
12
10
16
15
14
B1
6 5
5
B2
13 13
14
每个极下得元件组成一条支路,即单叠绕组得 并联支路数正好等于电机得极数。
直流电机的磁路和电枢绕组
§7-2 直流电机得磁路和磁化特性
一、空载时磁场分布 Φ0
· Φσ
Φ0
·
图1 直流电机空载时的磁场分布
电机中磁场得分布就是对称得,由励磁动势所建 立得主极磁通分两部分:主磁通Φ0和漏磁通Φσ。
磁通和磁路
磁路从气隙1出发经－电枢齿－电枢轭－电枢 齿2－气隙2－主磁极2－定子轭－主磁极1,最后又 回到气隙1。
单波绕组得特点
• 同极性下各元件串联起来组成一条支路, 支 路对数a＝1,与磁极对数p无关。 • 当元件得几何尺寸对称时,电刷在换向器表 面上得位置对准主磁极中心线,支路电动势最 大。 • 电刷组数应等于极数; • 电枢电流 Ia＝2ia 。
单叠绕组和单波绕组得区别
• 单叠绕组:先串联所有上元件边在同一极下得元件, 形成一 条支路。 每增加一对主极就增加一对支路。2a＝2p。
a
c
a′
c′
同一槽放了两个不同元件得有效边,因此电枢得 槽数Q也等于元件数S。
二、实槽与虚槽
1.2直流电机的电枢绕组简介
第1章 直流电机
1.2.3
单波绕成一条支路，支 路对数为1，与磁极对 数无关；
2）当元件的几何形 状对称时，电刷在 换向器表面上的位 置对准主磁极中心 线，支路电动势最 大；
3）电刷数等于磁极数； 4）电枢电动势等于支路感应电动势； 5）电枢电流等于两条支路电流之和。
元件的首末端：每一个元件均引出两根线与换向片相连，其中 一根称为首端，另一根称为末端。
极距：相邻两个主磁极轴线沿电枢表面之间的距离，用 表示。
D 或 Z
2P
2P
叠绕组：指串联的两个元件总是后一个元件的端接部分紧叠在前一
个元件端接部分，整个绕组成折叠式前进。
波绕组：指把相隔约为一对极距的同极性磁场下的相应元件串联起 来，象波浪式的前进。
【例1.2.1】 已知一 台直流电机的极对 数p=2， Z=S=k=16,试画出 其右行单叠绕组展 开图。
y1
Z 2p
16 4
4
y yk 1 y2 y1 y 4 1 3
第1章 直流电机
单叠绕组元件的连接顺序图
第1章 直流电机
1.2.2
单叠绕组的展开图
第1章 直流电机
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1章 直流电机
1.2.1
第1章 直流电机
1.2.1
第1章 直流电机
1.2.1
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。
y 合成节距 ：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
3）电枢电流等于各支路 电流之和。
第1章 直流电机
2[1].2直流电机绕组详解
![2[1].2直流电机绕组详解](https://img.taocdn.com/s3/m/73d98f3daaea998fcc220e21.png)
1 2 2 2
2.2.2 单叠绕组 • 电枢绕组中任何两个串联元件都是后一个叠在 前一个上面的称为叠绕组，整个绕组成折叠式 前进，若y=yK=±1则称之为单叠。 • 现举例说明单叠绕组的连接方法与特点。
例：已知电机极数2p=4，且Z=S=K=16。 试绕制一单叠右行整距绕组。 解： (1)节距计算。
(4) 绕组并联支路
可知，经B到A，有四条支路与负载并联。当电枢旋转时， 虽然各元件的位置随之移动，构成各支路的元件循环替换， 但任意瞬间，每个主极下的串联元件总是构成一条电动势方 向相同的支路，总的并联支路数不变，即恒等于主极数。这 也是单叠绕组的基本特点。设a为并联支路对数，对单叠绕组， 并联支路数和主极数的关系就是 2a=2p 或 a=p 这就是说，要增加并联支路数(使电枢通过较大电流)， 就要求增加主极数。若希望主极数不变，但又要求增加并联 支路数，实际的做法就是把多个单叠绕组嵌放在同一个电枢 上，再借助电刷并联方法构成复叠绕组。若相串联的两元件 对应边相距m个虚槽(即y=m)，则称该复叠绕组为m叠绕组(要 求电刷宽度大于m个换向片宽度),其并联支路数增加为2mp。
• S=K=Zi
电枢绕组在槽内的放置
2、节距
• 极距 τ ----每个主磁极在电枢表面占据 的距离或相邻两主极间的距离，用所跨 弧长或该弧长所对应的槽数来表示)。设 电机的极对数为p,电枢外径为Da，则
τ = π Da /2p
或(弧长)τ 来自 Z / 2p (槽数)• 第一节距y1----每个元件的两个元件边在电枢表面 的跨距，用槽数表示。如下页图所示，设上元件 边在第1槽，下元件边在第5槽，则y1=5-1=4。为 使元件中的感应电动势最大，y1所跨的距离应接 近一个极距τ。由于y1必须要为整数，否则无法嵌 放，因此有
直流电机的绕组
直流电机的绕组/article/article_229_1.html发布日期：2007-1-31 12:29:10 浏览：1736 [大中小]一、电枢绕组是直流电机的主要电路，是直流电机的一个重要部件对电枢绕组的要求是:在能通过规定的电流和产生足够的电动势前提下 ;尽可能节省有色金属和绝缘材料 ;并且要结构简单、运行可靠等一、简单的绕组:图1.2.1如果电枢上有四个线圈，换向器由八个换向片组成，（图1-2.1）因为上述模型如作发电机运行，由于线圈互相不联接，电流不能通过所有线圈 , 所以产生的电磁转矩与感应电动势大小不足 , 为此应该将所有线圈互相联接起来图1-2.2绕组中每个线圈的两个端子各接到一个换向片上，它是绕组的一个单元，称为元件 . 为了使一个元件两个有效边中所感应产生的电动势大小相等或相差不多，使电动势是叠加的，那么元件的跨距应等于或接近于一个极距。
为使线圈端接部分对称，线圈可采用如下连接形式（1.2.2）。
二、绕组的基本形式直流电机电枢绕组的基本形式： 1)单叠绕组 2)单波绕组实际电机中，为使元件端接部分能平整地排列，一般采用双层绕组（一）单叠绕组1.单叠绕组联接的特点元件两个端子联接于相邻的两个换向片上元件跨距：y1元件上层元件边与下层元件边之间空间距离（用槽数表示）,一般等于或约等于电机的极距换向节距：yk元件上层元件边与下层元件边所联接的两个换向片之间的距离（用槽数表示）单叠绕组元件的连接情况 yk=1图1.2.3 单叠绕组元件的连接2.单叠绕组连接示例一台直流电动机的绕组数据为：极对数Ｐ＝２，槽数Ｑ为１６，元件数Ｓ等于换向片数Ｋ和槽数Ｑ，即Ｑ＝Ｓ＝Ｋ＝１６，电机极距为：t = Q/2p = 16/2*2 =4取元件跨距为跨四个槽，ｙ１＝４,元件两端子所联换向片之间的距离ｙｋ＝１(1) 单叠绕组元件联接顺序表表1-1 单叠绕组元件联接顺序表(2) 单叠绕组展开图图1.2.5 单叠绕组展开图注意：电机在运行过程中，绕组元件、换向器与电机磁极、电刷有相对运动， (3) 瞬时绕组电路图图1.2.6 瞬时绕组电路图3.单叠绕组的电路特点任一瞬时，处于同一磁极下的元件构成一条支路，因此采用单叠绕组的电机共有2P 条支路。
直流电机的电枢绕组
3.单波绕组连接顺序表 3.单波绕组连接顺序表
y2 = y− y =7−3=4 1
换向片
上层边
下层边
换向片
上层边
下层边
1 15 14 13 12 11 10 9
1 15 14 13 12 11 10 9
4′ 3′ 2′ 1′ 15′ 14′ 13′ 12′
8 7 6 5 4 3 2 1
8 7 6 5 4 3 2 1
*.本课程只讨论：一个槽内共放置2个元件边 本课程只讨论：一个槽内共放置 个元件边 本课程只讨论 *. 元件数 换向片数 ，即S=K 元件数S=换向片数 换向片数K， *.换向片数 =槽数 换向片数K 槽数 槽数Z 换向片数 *. S=K=Z
1片换向片总接 个元件的 片换向片总接1个元件的 片换向片总接 上层元件边和另1个元件的下 上层元件边和另 个元件的下 层元件边。 个元件有 个元件有2个元件 层元件边。1个元件有 个元件 个槽放2个元件边 边。1个槽放 个元件边。 个槽放 个元件边。
电枢绕组须满足以下要求： • 电枢绕组须满足以下要求：
• 在能通过规定的电流和产生足够的电动势 或电磁力）前提下， （或电磁力）前提下，尽可能节省有色金 属和绝缘材料； 属和绝缘材料； • 结构简单、运行可靠。 结构简单、运行可靠。
名词术语介绍
磁极轴线：主磁极的中心线； 磁极轴线：主磁极的中心线； 几何中性线：相邻两个主磁极之间的平分线； 几何中性线：相邻两个主磁极之间的平分线； 极对数： 极对数： p ； 极距τ 在电枢铁心表面上，一个极所占的距离。 极距 ：在电枢铁心表面上，一个极所占的距离。 可用槽数表示， 式中Z 可用槽数表示， τ =Z / 2 p（槽），式中 为电枢 （ ），式中 总槽数； 总槽数； • 元件（线圈）：是绕组的一个基本单元，可为单 元件（线圈）：是绕组的一个基本单元， ）：是绕组的一个基本单元 匝，也可为多匝 ； • • • •
直流电机的电枢绕组
直流电机的电枢绕组电枢绕组是直流电机的一个首要有些，电机中机电能量的改换即是经过电枢绕组而完毕的，所以直流电机的转子也称为电枢。
电枢绕组是由许多个形状彻底相同的单匝元件（当然也可所以多匝元件）以必定规则摆放和联接起来的，用标明元件数。
所谓单匝元件，即是每个元件的元件边（一个元件有两个元件边）里仅有一根导体，对多匝元件来说，一个元件边里就不止一根导体了。
若用代表元件的匝数，则多匝元件的元件边里就有根导体。
图1（a）即是一个多匝元件，=3。
不论一个元件有多少匝，其出线端只需两根，一根叫首端，另一根叫结尾。
同一个元件的首端和结尾别离接到纷歧样的换向片上，而各个元件之间又是经过换向片互相联接起来的。
这么就有必要在同一个换向片上，既联有一个元件的首端，又联有另一元件的结尾。
若用标明换向片数，则悉数电枢绕组的元件数应等于换向片数，即。
图1电枢绕组的元件及在槽内的放置状况元件在电枢槽中的放置状况如图1（b）所示。
从图中能够看出，同一个元件的一个元件边放在某一个槽的上层，它的另一个元件边就放在另一个槽的基层，所以直流电机绕组通常都是双层绕组。
由于一个槽里能嵌放两个元件边，而一个元件又刚好有两个元件边，所以电枢上的槽数应当等于元件数。
元件嵌放在槽内的有些能切开磁通，感应发作电动势，称为有用有些，而元件在槽外的有些不切开磁通，不会感应发作电动势，仅作联接引线，称为端接有些，如图1（b）中所示。
为了改进电机功用，通常需求选用较多的元件来构成电枢绕组，由于技术和其它方面的要素，电枢铁心开的槽数不能太多，这么就只能在每个槽的上、基层各放置若干个元件边，为了切本地阐明每个元件边地点的详细方位，引进“虚槽”的概念。
设槽内每层有个元件边，则把每个实习槽看作包富含个“虚槽”，每个虚槽的上、基层各有一个元件边，图1（c）标明=3时，元件边的安顿状况。
若用Q代表总实槽数，代表总虚槽数，则（1）直流电机电枢绕组最根柢的型式有两种：一种叫单叠绕组，另一种叫单波绕组。
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§1-2 直流电机的电枢绕组
4.电刷位置和极性
电刷在换向器上的 位置是根据空载时在 正负电刷之间能获得 最大电势这一原则来 确定的。
为了获得最大电势， 电刷应与电势为零的 电枢元件所连接的换 向片相接触。
对应一个主极，便 可放置一组电刷。本 例中2ｐ=4，则应有 四组电刷。
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§1-2 直流电机的电枢绕组
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3、电刷和磁极 确定主极位置。电刷位置的原则与单迭绕组相同。
上层边：1 8 15 7 14 6 13 5 12 4 11 3 10 2 9 1… 下层边：4 11 3 10 2 9 1 8 15 7 14 6 13 5 12
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4、单波绕组 电路图及并 联支路数 根据展开图 可画出单波 绕组的瞬间 电路图如图。 由图可见，单波绕组是将所有上层边在N极下的元 件串联成一条支路（4、11、3、10、2），将上层边 在S极下的元件串联成另一条支路（15、7、14、6、 13），其余元件被电刷短路。显然，单波绕组的支路 数2a和主极数目无关，即： ａ＝1 ☆
4.电刷位置和极性
电刷的极性由线圈内电 势的方向来确定，当电枢 转向和主极极性一定时， 通过换向片跨接在任何两 相邻电刷间的元件中电势 方向是一定的，因此电刷 的极性固定不变。 图中A电刷为正，B电 刷为负。电机中将同极性 电刷相连后引出正负两接 线端。
电刷极性
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5.并联支路数
4 下层边：4 11 3 10 2 9 … K 1 15 1 y yk 7 p 2 2p 4
2、绕组展开图 根据求得的各种节距，可画出单波绕组的展开图， 如图下所示。 元件连接的顺序是：1—8—15—7—14—6—13—5— 12—4—11—3—10—2—9—1，也构成一闭合绕组。
z y1 2pຫໍສະໝຸດ (槽)当 y1=τ时，称为整矩绕组；当y1＜τ时，称为短距绕 组。因为短矩绕组有利于换向，对于叠绕组还能节省 端部用铜量，故常被采用。?
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(2)合成节距y 直接相连的两个元件对应元件边在电枢表面上的距离 称为合成节矩，通常用槽数来表示。
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Z 16 y1 0 4 2p 4
为整距绕组；
为单迭右行绕组。
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y yk 1
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2、绕组展开图
元件上层边画成实线，下层边画成虚线。第一元件的首端接在 换向片1上，它的一边放在1号槽的上层，另一边放在5号槽的下层
（ｙ1＝4），末端接 在换向片2上（ｙk＝ 1）；第二元件的首端 接到换向片2上，它的 一边放在2号槽的上层， 另一边放在6号槽的下 层，末端接到换向片3 上；依次连接第三， 四等，直到第十六元 件。第十六元件的末 端又接到换向片1上， 组成一个闭合回路。
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思考题：P34
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(3)换向器节距yk 每个元件首末两端所连的两个换向片在换向器表面上 的距离。通常用所跨的换向片数来表示。 由图可知，y=yk
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二、单迭绕组☆
单迭绕组的同一元件首末两端分别与相邻两换向片相 接，第一只元件的末端与第二只元件的首端接在同一换 向片上。两只相互串联的元件总是后一只紧迭在前一只 上面，故称为迭绕组。在单迭绕组中，绕组元件数S，槽 数z和换向片数k相等。 下面以Z＝S＝K＝16，2P＝4为例说明单迭绕组的连接 规律和特点： 1、绕组数据计算
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§1-2 直流电机的电枢绕组
3、极轴线，几何中心线（补充说明） 极轴线：磁极中心线 几何中心线：磁极间的平分线
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2、绕组节距☆
(1)第一节距(线圈节距 )y1 一个元件的两条有效边在电枢表面上所跨的距离称为 第一节矩，通常用槽数来表示。因为元件边置放在槽内， 所以 y1必定是一个整数。为得到较大的感应电动势和电 磁转矩，y1最好等于或者接近一个极矩，故
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§1-2 直流电机的电枢绕组
将电枢表面展开成平面，并将电枢槽、电枢元件及换向片 编号。其中元件及换向片号与其上层边所在槽号相同。
为使元件的端 接对称，电枢槽 号和换向片号之 间的相对位置， 应使每一元件所 接的两个换向片 的分界线与元件 轴线重合。
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§1-2 直流电机的电枢绕组
3.主极位置
在展开图上对称均 匀划分极距，极靴宽 度一般为0.6-0.7τ，画 出主极的位置和极性 如图。
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§1-2 直流电机的电枢绕组
一个绕组元件有两个有效边，分别放置在电枢槽的上 层和下层，称上层边和下层边。元件的两条引线分别接 到两个换向片上，如图。
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§1-2 直流电机的电枢绕组
2、极对数p、极数2p及极距τ ☆ 极对数指电机中主磁极的对数（N、S为一对），用p 表示。则极数为2p 极距用希腊字母τ表示，是指相邻两个异性极中心线 之间的对应弧长的距离，或者指某一磁极N极或S极所 占槽数。用槽数表示时（不一定是整数）： z ( 槽) 2p
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由于单波绕组只有两条并联支路，只要一正一负两 组电刷即可工作。但在极数较多时，由于电刷的载流 量很大，使换向器尺寸加大，因此一般仍采用与极数 相等的电刷组数（全额电刷）。 单波绕组的电枢电势为支路电势，电枢电流为两支 路电流之和。
四、单迭与单波绕组的区别 ☆
单迭与单波绕组是直流电机基本的绕组形式，其主要 区别是并联支路数不同。单迭绕组ａ＝ｐ，可以通过增 加磁极对数来增加并联支路数，适用于低电压、大电流 的电机。 单波绕组ａ1，在元件数相同的情况下，每条支路串 联的元件较多，适用于小电流、较高电压的电机。
p yk k 1
或
k 1 yk y 整数 p
当采用K＋1时，p个元件串联后，接到换向片2上，称 右行绕组，此时端接交叉，很少采用。一般采用K－1， 称为左行绕组。
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§1-2 直流电机的电枢绕组
下面以Z＝S＝K＝15，2p=4为例，绕制一单波左行绕组。 1、绕组数据计算 上层边：1 8 15 7 14 6 … Z 15 3 y1 3
Ｉa＝2a〃ia
☆
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三、单波绕组
单波绕组如连接规律如下图所示，在单波绕组中， 为了使两个串联的元件产生的电动势相叠加，应使合成 节距y接近于2倍极距，但y和yk又不能等于2倍极距。否则 将使从＃1出发的元件又回到＃1，从而无法继续。
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§1-2 直流电机的电枢绕组
因此，我们希望从＃1片出发，串联P个元件绕电枢一 周后，第p只元件的末端要接到第一只元件的首端所接的 ＃1换向片相邻换向片上，即单波绕组的换向器节距为 ：
将展开图中的元件依 次连接，可得单迭绕组 的瞬间电路图如图。
可见，有4条支路并联 于正负电刷之间。每一 支路都是由上层边处在 同一主极下的元件串联 而成，一个主极对应 一条支路，则单迭绕组的并联支路数恒等于电机的主极数。所 以支路对数ａ等于主极对数ｐ，即：ａ=p。☆ 单迭绕组的电枢电势Ea等于一条支路的电势，电枢电流入等于 各支路电流ia之和，即：
§1-2 直流电机的电枢绕组
一、电枢绕组概述☆
对电枢绕组的基本要求是：在产生足够大的感应电 动势（发电机）或电磁转矩（电动机）的前提下，消耗 材料少，机电强度高；结构简单、运行可靠。 1、电枢绕组元件 由绝缘导线绕制而成的线圈称绕组元件，绕组元件可 以是单只的也可以是多只的，如图。（一个线圈称为一 个元件。）
根据电枢转向及右 手定则，可以确定各 导体中感应电势的方 向：N极下的元件边 中电势方向均向下；S 极下元件边的电势均 向上。 由于几何中心线处的磁密为零，故此元件边中电势为零，即1、 5、9、13 号元件中电势为零。☆ 11
§1-2 直流电机的电枢绕组
4.电刷放置位置分析
（1）电刷：连接内外电路，为了在正负电刷间获得最大 直流电势以及产生最大的电磁转矩，电刷放在被电刷 短路的元件电势为零的位置。 （2）电势为零的元件：在一个主磁极下的元件边电势具 有相同的方向，在磁极的几何中心线上电势为零。 （3）电刷放置：电刷放置在使电刷的中心与主磁极轴线 对准的换向片上。