项目5直流电动机及其应用

图5-8 换向器
相关知识
任务5.1 直流电动机的结构 任务5.2 直流电动机的工作原理 任务5.3 直流电动机的励磁方式和磁场
任务5.4 直流电动机的启动、反转和调速
任务5.5 无刷直流电动机 任务5.6 车用直流起动机 任务5.7 典型汽车电动机控制电路
Biblioteka Baidu成。机座的两端装有端盖。
5.1.1.3 换向极
❖ 换向极是安装在两相邻主磁极之间的一个小磁极，如图 5-3所示，它的作用是改善直流电动机的换向情况，使电 动机运行时不产生有害的火花。换向极结构和主磁极类 似，是由换向极铁芯和套在铁芯上的换向极绕组构成， 并用螺杆固定在机座上。
图5-3 换向极结构
5.1.1.4 端盖
项目5 直流电动机及其应用
项目5 直流电动机及其应用
1
学习目标
2
任务提出
3
任务分析
4
相关知识
5
任务实施
6
归纳总结
学习目标
1
了解直流电动机的结 构、分类、铭牌数据 、磁场和换向问题； 掌握直流电动机的工 作原理、基本方程、 机械特性、拖动方法 及其特点；掌握直流 电动机的电气控制。
2
会改善直流电动机换 向的方法；会直流电 动机拖动的方法及其 一般故障的检修；能 计算直流电动机的电 枢电流、电磁转矩等 量；会分析直流电动 机的电气控制过程。
任务提出
汽车起动机是汽车启动系的主要部件，其功用是 就是供给发动机曲轴足够的启动转矩，以便使发动机 曲轴达到必需的启动转速，使发动机进入自行运转状 态。当发动机进入自由运转状态后，便结束任务立即 停止工作。那么汽车起动机如何组成，如何拆装及检 查调试的呢？
任务分析
电力起动机启动是由直流电动机通过传 动机构将发动机启动，它具有操作简单， 启动迅速可靠，重复启动能力强等优点。 现代汽车上均采用这种方式，电力起动机 简称为起动机，均安装在汽车发动机飞轮 壳前端的座孔上，用螺栓紧固。我们就需 要掌握直流电动机的相关知识。
相关知识
任务5.1 直流电动机的结构 任务5.2 直流电动机的工作原理 任务5.3 直流电动机的励磁方式和磁场
任务5.4 直流电动机的启动、反转和调速
任务5.5 无刷直流电动机 任务5.6 车用直流起动机 任务5.7 典型汽车电动机控制电路
任务5.1 直流电动机的结构
❖ 直流电动机都是由固定的定子和旋转的转子(又称电枢) 两大部分组成，如图5-1所示，每一部分也都由电磁部分 和机械部分组成，以便满足电磁作用的条件。
图5-1 直流电动机的结构装配图
任务5.1 直流电动机的结构
1
定子部分
2
转子部分
5.1.1 定子部分
❖ 定子的主要部件有主磁极、机座、换向极、端盖和电刷 装置等部件组成。
5.1.1.1 主磁极 5.1.1.2 机座 5.1.1.3 换向极 5.1.1.4 端盖 5.1.1.5 电刷装置
5.1.1.1 主磁极
学习目标
直流电动机
直流电动机是电动机的主要类型之一，直流电动机即可作 为发电机使用，也可作为电动机使用。用作直流发电机，直 流发电机将机械能转化为直流电能；而作为直流电动机，直 流电动机将直流电能转化为机械能，由于其具有良好的调速 性能，在许多调速性能要求较高的场合，得到广泛使用；还 可做作励磁机，一般小于10万千瓦即100MW的单机同步发 电机要用直流发电机作为励磁机；用作信号传递，直流测速 发电机将机械信号转换为电信号，直流伺服电动机将控制信 号转换为机械信号。
图5-4 四极直流电动机的电刷布置
5.1.2 转子部分
❖ 直流电动机的转动部分称为转子，又称电枢。转子部分 包括电枢铁芯、电枢绕组、换向器、转轴、轴承和风扇 等，如图5-5所示。
图5-5 直流电动机的转子
5.1.2 转子部分
01
电枢铁芯
02
电枢绕组
03
换向器
5.1.2.1 电枢铁芯
❖ 电枢铁芯既是主磁路的组成部分，又是电枢绕组支撑部 分；电枢绕组就嵌放在电枢铁芯的槽内。为减少电枢铁 芯内的涡流损耗，铁芯一般用厚0.5mm且冲有齿、槽的 型号为DR530或DR510的硅钢片叠压夹紧而成，如图 5-6所示。小型电动机的电枢铁芯冲片直接压装在轴上， 大型电动机的电枢铁芯冲片先压装在转子支架上，然后 再将支架固定在轴上。为改善通风，冲片可沿轴向分成 几段，以构成径向通风道。
图5-6 直流电枢的铁芯模型
5.1.2.2 电枢绕组
❖ 电枢绕组由一定数目的电枢线圈按一定的规律连接组 成，他是直流电动机的电路部分，也是感生电动势，产 生电磁转矩进行机电能量转换的部分。
❖ 线圈用绝缘的圆形或矩形截面的导线绕成，分上下两层 嵌放在电枢铁芯槽内，上下层以及线圈与电枢铁芯之间 都要妥善地绝缘，并用槽楔压紧，如图5-7所示。大型电 动机电枢绕组的端部通常紧扎在绕组支架上。
图5-7 电枢线圈导体在槽内的布置
5.1.2.3 换向器
❖ 在直流发电机中，换向器起整流作用，在直流电动机 中，换向器起逆变作用，因此换向器是直流电动机的关 键部件之一。
❖ 换向器由许多具有鸽尾形的换向片排成一个圆筒，其间 用云母片绝缘，两端再用两个V形环夹紧而构成，如图 5-8所示。每个电枢线圈首端和尾端的引线，分别焊入相 应换向片的升高片内。小型电动机常用塑料换向器，这 种换向器用换向片排成圆筒，再用塑料通过热压制成。
❖ 主磁极的作用是建立主磁场。主磁极由主磁极铁芯和套 装在铁芯上的励磁绕组构成，如图5-2所示。主磁极铁芯 靠近转子一端的扩大的部分称为极靴，它的作用是使气 隙磁阻减小，改善主磁极磁场分布，并使励磁绕组容易 固定。
图5-2 主磁极结构
5.1.1.2 机座
机座有两个作用，一是作为主磁极的一部分，二是作为电动机 的结构框架。机座中作为磁通通路部分称为磁轭。机座一般用 厚钢板弯成筒形以后焊成，或者用铸钢件(小型机座用铸铁件)制
端盖装在机座两端并通过端盖中 的轴承支撑转子，将定转子连为一 体。同时端盖对电动机内部还起防 护作用。
5.1.1.5 电刷装置
❖ 电刷装置是电枢电路的引出(或引入)装置，它由电刷、 刷握、刷杆和连线等部分组成，如图5-4所示，电刷是石 墨或金属石墨组成的导电块，放在刷握内用弹簧以一定 的压力安放在换向器的表面，旋转时与换向器表面形成 滑动接触。