第二章直流电机
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换向器由许多换向片组成，片 间用云母绝缘，电枢绕组的每个线 圈的两端分别接到两个换向片上。 如图2-8所示。
图2-8直流电机的换向器
（4）转轴
转轴起转子旋转的支撑作用，需要一定的强度和刚度，一般用 圆钢加工而成。
第二章直流电机
2.2.2 直流电机的额定数据
（1）额定功率 ：PN(W或kW)
电机按规定的工作方式运行时所能提供的输出功率。 ●对于电动机，额定功率是指转子轴上输出的机械功率 ； ●对于发电机，额定功率则是指电刷输出端输出的电功率。
2.1.1直流电动机的工作原理
要解决的问题：
依据：电磁力定律 fem Bli
B—磁密，l—导体有效长度，i—电流 方向由左手定则判定
第二章直流电机
磁极
•
电枢 图2-1直流电动机简化模型
当a导体在N极下，b导体在S极下时
N-S极为一对在空间固定不 动的磁极（可以是电磁铁也可 以是永久磁铁）；
两个磁极之间装着一个可以 自由转动的铁磁材料制成的圆 柱体（称为电枢），圆柱体上 装有一个线圈ax。如图2-1所示。
（2）对直流发电机而言，电刷和换向器起到了由 内部绕组交流到外部电源直流的转换作用，即相 当于一个机械式整流器。
第二章直流电机
2.1.3直流电机的可逆原理
同一台直流电机即可作为电动机也可作为 发电机使用，只要改变外部条件即可。
作为直流电动机运行时，电刷两端接直流电源，轴上 接机械负载，电动机将电能转换为机械能拖动机械负载运 行；
（2）换向极 换向极装在两极之间。其作用是用来改善换向，也是由铁心和绕 组组成，换向极绕组与电枢绕组串联。如图2-5b）所示。
（3）机座
电机定子的外壳部分称为机座。机座的主体部分作为磁极间的通路，这 部分称为磁轭。机座同时用来固定主磁极、换向极和端盖，起到整个电机 的支撑和固定作用。
（4）电刷装置 电刷装置是电枢电路的引入（或引出）
厚的钢板冲片叠压铆紧组成，铁心中的上部套有励磁绕组的部分称为极身， 下面扩展的部分称为极靴。励磁绕组由绝缘铜线绕制而成，励磁绕组套在 主磁极铁心上通以直流电流来建立磁场。整个主磁极用螺钉固定在机座上。 见图2-5a)
b)换向极
第二章直流电机
a)主磁极 图2-5 主磁极和换向极
2.1.1直流电机的结构
电枢逆时针方向旋转 第二章直流电机
电枢逆时针方向旋转
2.1.1直流电动机的工作原理
结论： （1）电刷和换向器装置将电刷外部的直流电流
变成了线圈内部的交流电流，从而实现了换 向。
（2）对直流电动机而言，电刷和换向器起到 了由外部电源直流到内部绕组交流的转换作 用，即相当于一个机械式逆变器。
第二章直流电机
（2）电枢绕组.
电枢绕组的作用是产生电磁转矩和感应电势，是电机进行能量转化的 关键部件。电枢绕组叠放在电枢铁心的槽内,是由按一定规律联接的线圈 组成，它是直流电机的电路部分。
（a）电枢铁第心二冲章片直流电机 （b）电枢铁心 图2-7直流电机的电枢铁心冲片和铁心
2.1.1直流电机的Fra Baidu bibliotek构
（3）换向器
换向器的作用是把电枢绕组内 部的交流电流转换为电刷间的直流 电流。
作为直流发电机运行时，则要用原动机拖动电枢运转， 就可从电刷两端引出直流电势对电负载供电，发电机将机 械能转换为电能。
第二章直流电机
2.2直流电机的结构、额定值
2.1.1直流电机的结构
电机由两大部分组成:
静止部分——定子 旋转部分——转子（电枢）
1、定子部分
（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组成，主磁极铁心一般由1.0~1.5mm
目前位置： ab线圈边在N极下，cd线圈边在S下
目前位置： cd线圈边在N极下，ab线圈边在S下
线圈中电流方向A→a→b→c →d→B
线圈中电流方向A→d→c→b →a→B
ab边:电流a→b ,电磁力方向逆时针 cd边:电流c→d ,电磁力方向逆时针
ab边:电流b→ a ,电磁力方向逆时针 cd边:电流d →c ,电磁力方向逆时针
第2章 直流电机
2.1 直流电机的工作原理； 2.2 直流电机的结构、额定值及主要系列； 2.3 直流电机的电枢绕组； 2.4 直流电机的磁场； 2.5 直流电机的感应电势和电磁转矩； 2.6 直流电动机的运行原理； 2.7 直流发电机的运行原理； 2.8 直流电机的换向。
第二章直流电机
2.1 直流电机的工作原理（重点）
ab边：感应电势（电流）b→a cd边：感应电势（电流）d→c
ab边：感应电势（电流）a→ b cd边：感应电势（电流) c→ d
线圈电势方向： d→c→b→a
线圈电势方向： a→b→c→d
电刷电势方向：A+；B-第二章直流电机 电刷电势方向：A+；B-
2.1.2直流发电机的工作原理
结论：
（1）电刷和换向器装置将线圈内部的交流电势和电 流变成了电刷外部的直流电势和电流，从而实现 了换向；
2.1.2直流发电机的工作原理
要解决的问题：
依据：电磁感应定律
eBlv
B—磁密，l—导体有效长度，v—电枢旋转的线速度
方向由右手定则判定
第二章直流电机
假设原动机拖动电枢逆时针恒速旋转
原动机拖动
原动机拖动
图2-3直流发电机的工作原理
目前位置： ab线圈边在N极下，cd线圈边在S下
目前位置： ab线圈边在S极下，cd线圈边在N下
装置，通过它可以把电机旋转部分的电 流引出到静止的电路里，它与换向器配 合才能使电机获得直流电机的效果。电
刷装置由电刷、刷盒、刷杆座和铜丝辫等组 成。
第二章直流电机 图2-6直流电机的电刷装置
2.1.1直流电机的结构
2、转子（电枢部分）
（1）电枢铁心
电枢铁心是主磁通磁路的主要部分，同时用来嵌放电枢绕组。 为了降低电机运行时的电枢铁心中产生的涡流损耗和磁滞损耗， 电枢铁心一般用0.5mm厚的硅钢片冲片叠压而成为一圆柱体，将 其安装在转轴上。电枢的外圆开有电枢槽，槽内嵌入电枢绕组。
当a导体在S极下，b导体在N极下时。
产生的电磁转矩逆时针方向
产生的电磁转矩顺时针方向
结论：只要两个线圈边在不同的极下能及时改变电流方向，即可使得直流电动
机得到持续的同方向的电磁转矩，从而朝着同一方向连续旋转。 由换向器和电刷第来二完章直成流。电机
换向器
电刷
(静止）
磁极 电枢
图2-2直流电动机工作原理
图2-8直流电机的换向器
（4）转轴
转轴起转子旋转的支撑作用，需要一定的强度和刚度，一般用 圆钢加工而成。
第二章直流电机
2.2.2 直流电机的额定数据
（1）额定功率 ：PN(W或kW)
电机按规定的工作方式运行时所能提供的输出功率。 ●对于电动机，额定功率是指转子轴上输出的机械功率 ； ●对于发电机，额定功率则是指电刷输出端输出的电功率。
2.1.1直流电动机的工作原理
要解决的问题：
依据：电磁力定律 fem Bli
B—磁密，l—导体有效长度，i—电流 方向由左手定则判定
第二章直流电机
磁极
•
电枢 图2-1直流电动机简化模型
当a导体在N极下，b导体在S极下时
N-S极为一对在空间固定不 动的磁极（可以是电磁铁也可 以是永久磁铁）；
两个磁极之间装着一个可以 自由转动的铁磁材料制成的圆 柱体（称为电枢），圆柱体上 装有一个线圈ax。如图2-1所示。
（2）对直流发电机而言，电刷和换向器起到了由 内部绕组交流到外部电源直流的转换作用，即相 当于一个机械式整流器。
第二章直流电机
2.1.3直流电机的可逆原理
同一台直流电机即可作为电动机也可作为 发电机使用，只要改变外部条件即可。
作为直流电动机运行时，电刷两端接直流电源，轴上 接机械负载，电动机将电能转换为机械能拖动机械负载运 行；
（2）换向极 换向极装在两极之间。其作用是用来改善换向，也是由铁心和绕 组组成，换向极绕组与电枢绕组串联。如图2-5b）所示。
（3）机座
电机定子的外壳部分称为机座。机座的主体部分作为磁极间的通路，这 部分称为磁轭。机座同时用来固定主磁极、换向极和端盖，起到整个电机 的支撑和固定作用。
（4）电刷装置 电刷装置是电枢电路的引入（或引出）
厚的钢板冲片叠压铆紧组成，铁心中的上部套有励磁绕组的部分称为极身， 下面扩展的部分称为极靴。励磁绕组由绝缘铜线绕制而成，励磁绕组套在 主磁极铁心上通以直流电流来建立磁场。整个主磁极用螺钉固定在机座上。 见图2-5a)
b)换向极
第二章直流电机
a)主磁极 图2-5 主磁极和换向极
2.1.1直流电机的结构
电枢逆时针方向旋转 第二章直流电机
电枢逆时针方向旋转
2.1.1直流电动机的工作原理
结论： （1）电刷和换向器装置将电刷外部的直流电流
变成了线圈内部的交流电流，从而实现了换 向。
（2）对直流电动机而言，电刷和换向器起到 了由外部电源直流到内部绕组交流的转换作 用，即相当于一个机械式逆变器。
第二章直流电机
（2）电枢绕组.
电枢绕组的作用是产生电磁转矩和感应电势，是电机进行能量转化的 关键部件。电枢绕组叠放在电枢铁心的槽内,是由按一定规律联接的线圈 组成，它是直流电机的电路部分。
（a）电枢铁第心二冲章片直流电机 （b）电枢铁心 图2-7直流电机的电枢铁心冲片和铁心
2.1.1直流电机的Fra Baidu bibliotek构
（3）换向器
换向器的作用是把电枢绕组内 部的交流电流转换为电刷间的直流 电流。
作为直流发电机运行时，则要用原动机拖动电枢运转， 就可从电刷两端引出直流电势对电负载供电，发电机将机 械能转换为电能。
第二章直流电机
2.2直流电机的结构、额定值
2.1.1直流电机的结构
电机由两大部分组成:
静止部分——定子 旋转部分——转子（电枢）
1、定子部分
（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组成，主磁极铁心一般由1.0~1.5mm
目前位置： ab线圈边在N极下，cd线圈边在S下
目前位置： cd线圈边在N极下，ab线圈边在S下
线圈中电流方向A→a→b→c →d→B
线圈中电流方向A→d→c→b →a→B
ab边:电流a→b ,电磁力方向逆时针 cd边:电流c→d ,电磁力方向逆时针
ab边:电流b→ a ,电磁力方向逆时针 cd边:电流d →c ,电磁力方向逆时针
第2章 直流电机
2.1 直流电机的工作原理； 2.2 直流电机的结构、额定值及主要系列； 2.3 直流电机的电枢绕组； 2.4 直流电机的磁场； 2.5 直流电机的感应电势和电磁转矩； 2.6 直流电动机的运行原理； 2.7 直流发电机的运行原理； 2.8 直流电机的换向。
第二章直流电机
2.1 直流电机的工作原理（重点）
ab边：感应电势（电流）b→a cd边：感应电势（电流）d→c
ab边：感应电势（电流）a→ b cd边：感应电势（电流) c→ d
线圈电势方向： d→c→b→a
线圈电势方向： a→b→c→d
电刷电势方向：A+；B-第二章直流电机 电刷电势方向：A+；B-
2.1.2直流发电机的工作原理
结论：
（1）电刷和换向器装置将线圈内部的交流电势和电 流变成了电刷外部的直流电势和电流，从而实现 了换向；
2.1.2直流发电机的工作原理
要解决的问题：
依据：电磁感应定律
eBlv
B—磁密，l—导体有效长度，v—电枢旋转的线速度
方向由右手定则判定
第二章直流电机
假设原动机拖动电枢逆时针恒速旋转
原动机拖动
原动机拖动
图2-3直流发电机的工作原理
目前位置： ab线圈边在N极下，cd线圈边在S下
目前位置： ab线圈边在S极下，cd线圈边在N下
装置，通过它可以把电机旋转部分的电 流引出到静止的电路里，它与换向器配 合才能使电机获得直流电机的效果。电
刷装置由电刷、刷盒、刷杆座和铜丝辫等组 成。
第二章直流电机 图2-6直流电机的电刷装置
2.1.1直流电机的结构
2、转子（电枢部分）
（1）电枢铁心
电枢铁心是主磁通磁路的主要部分，同时用来嵌放电枢绕组。 为了降低电机运行时的电枢铁心中产生的涡流损耗和磁滞损耗， 电枢铁心一般用0.5mm厚的硅钢片冲片叠压而成为一圆柱体，将 其安装在转轴上。电枢的外圆开有电枢槽，槽内嵌入电枢绕组。
当a导体在S极下，b导体在N极下时。
产生的电磁转矩逆时针方向
产生的电磁转矩顺时针方向
结论：只要两个线圈边在不同的极下能及时改变电流方向，即可使得直流电动
机得到持续的同方向的电磁转矩，从而朝着同一方向连续旋转。 由换向器和电刷第来二完章直成流。电机
换向器
电刷
(静止）
磁极 电枢
图2-2直流电动机工作原理