1.2-1.7 直流电机 (1)解析

边相连接。这样可保证正负电刷间获得电势最大值。电刷的 宽度一般是换向片的宽度的1.5~3倍。
磁极的宽度一般是极距的0.6~0.7倍。
单叠绕组的并联支路分析
绕 组 联 接 支 路 图
单叠绕组的并联支路
2
2
1 1
8 9
9 10 10
16
34 5
7 65 6
11 12
13 14 15 13
14
+
－
因一个磁极对应一个支路所以支路数与磁极数相等。即： 2a = 2p （被电刷短接的元件边位于两极之间没有电 势）
极尖以外：
气隙明显增大，磁通密度显著减少
在几何中性线处：气隙磁通密度为零。
空载时的气隙磁通 密度为一平顶波。
Bx

（b）气隙磁密分布
1.2.2 直流电机负载时的负载磁场
直流电机带上负载后，电枢绕组中 有电流，电枢电流产生的磁动势称为电 枢磁动势。电枢磁动势的出现使电机的 磁场发生变化。
右图为一台电刷放在几何中性线 的两极直流电机的电枢磁场分布情况。
yc

k
1 p
y
y
2 单叠绕组
例：1-1 设某台直流电机的绕组参数为：p = 2 ，Q = S = K=16 右行单叠绕组试计算各节距，并画绕组展开图。
解： y 1
y1

Q 2p
ε 16 4
0
4
1 2 N3 4 5 6 S 7 8 9 10 N11 12 13 14S15 16 电机
为对称的马鞍型，如图中Bax
所示。
Bax Fax
电枢反应
当励磁绕组中有励磁电流，电 机带上负载后，气隙中的磁场是励 磁磁动势与电枢磁动势共同作用的 结果。电枢磁场对气隙磁场的影响 称为电枢反应。
电枢反应与电刷的位置有关。
1、当电刷在几何中性线上时，将 主磁场分布和电枢磁场分布叠加， 可得到负载后电机的磁场分布情况， 如图（a）所示。
电枢磁场磁通 密度分布曲线
主磁场的 磁通密度 分布曲线
两条曲线逐点叠加后得 到负载时气隙磁场的磁
通密度分布曲线
Bx
B0 x
Bax
由图可知，电刷在几何中性线时的电枢反应的特点：
1)、使气隙磁场发生畸变
空载时电机的物理中性线与几何中性线重合。负载后由于电枢 反应的影响，每一个磁极下，一半磁场被增强，一半被削弱，物理
单叠绕组的的特点：
1） 同一主磁极下的元件串联成一条支路，主磁极数与支路 数相同。
2）电刷数等于主磁极数，电刷位置应使感应电动势最大， 电刷间电动势等于并联支路电动势。
3）电枢电流等于各支路电流之和。
Biblioteka Baidu 3 单波绕组
2τ
y
左行绕组
y1
N
S
N
S
yk
py k 1
y

yk

k
1 p
整数
注：（y 约等于2τ， 2pτ= Q ）
（取加号为右行 绕组一般不采用）
例：1-2 设某台直流电机的绕组参数为：p = 2 ，Q = S = K=15
左行单波绕组试计算各节距，并画绕组展开图。
解：
y yk
k 1 15 1 7
1.2 直流电机的磁场
1.2.1 直流电动机的空载磁场
• 空载：电动机轴上不带机械负载运行 • 此时，电枢电流等于零或近似等于零 • 空载磁场可以认为仅仅是励磁电流通
过励磁绕组产生的励磁磁通所建立
主磁通
磁力线由N极—气隙—电枢 齿部—电枢铁心的铁轭—电 枢齿部—气隙—S极—定子 铁轭—N极
主磁路
假设励磁电流为零，只有电枢电流。 由图可见电枢磁动势产生的气隙磁场在 空间的分布情况，电枢磁动势为交轴磁 动势。
如果认为直流电机电枢上 有无穷多整距元件分布，则电 枢磁动势在气隙圆周方向空间
分布呈三角波，如图中 Fax 所
示。
由于主磁极下气隙长度基 本不变，而两个主磁极之间， 气隙长度增加得很快，致使电 枢磁动势产生的气隙磁通密度
转向
15 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
A1
B1
A2
B2
A+
－B
单叠绕组的连接顺序 上层 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 元件边
下层元件边 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4 电刷放置在磁极中心线下，与有效边在两极之间的元件
D Q
2p 2p
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。
y1

Q 2p


N
S
y1
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 y y1 y2 单波绕组 y y1 y2 换向节距 yc：同一元件首末端连接的换向片之间的距离。
中性线偏离几何中性线 角，磁通密度的曲线与空载时不同。
2)、对主磁场起去磁作用
磁路不饱和时，主磁场被削弱的数量等于加强的数量，因此每 极量的磁通量与空载时相同。电机正常运行于磁化曲线的膝部， 主磁极增磁部分因磁密增加使饱和程度提高，铁心磁阻增大，增 加的磁通少些，因此负载时每极磁通略为减少。即电刷在几何中 性线时的电枢反应为交轴去磁性质。
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。
A、单匝元件 B、多匝元件 A、单匝元件 B、多匝元件
单叠绕组元件
单波绕组元件
极距：相邻两个主磁极轴线沿电枢表面之间的距离，用 表示。
漏磁通
磁力线气隙——相邻磁极 或定子铁轭形成闭合回路
漏磁路
空载时，励磁磁动势主要消耗在气隙上。当忽略铁磁 材料的磁阻时，主磁极下气隙磁通密度的分布就取决于 气隙的大小和形状。
极身

极靴 几何中性线
（a）气隙形状
磁极中心及附近： 气隙小且均匀，磁通密度较大且
基本为常数，
靠近极尖处： 气隙逐渐变大，磁通密度减小；
1.2.3 直流电动机的励磁方式
1.2.3 直流电动机的励磁方式
2020/2/29
第一章 直流电动机
14
1.3 直流电机的电枢绕组
1 有关术语
极轴线：将每个主磁极分成左右对称两部分的直线。 几何中性线：相邻两个主磁极之间的几何分界线。
直流枢绕组基本知识
元件：构成绕组的线圈称为绕组元件，分单匝和多匝两种。 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。