1.1直流电机的工作原理和结构
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§1-1 直流电机的工作原理和结构
直流发电机工作原理
状态1
状态2
4
§1-1 直流电机的工作原理和结构
直流发电机小结：☆
• 在电枢线圈中的感应电动势和电流都是交流电，通过 换向片及电刷的整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； • 发电机电枢线圈中的感应电动势与其电流的方向始终 一致； • 虽然电枢线圈是旋转且电枢线圈中的电流是交变的， 但从空间上来看，N极与S极下的电枢电流方向不变， 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； 具体内容在1.3讲解 • 电枢绕组电流与磁场相互作用产生电磁力f(左手定则判 别)，产生电磁转矩方向与转子转向相反，是制动性质。
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§1-1 直流电机的工作原理和结构
三、直流电机的额定值（铭牌数据）
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§1-1 直流电机的工作原理和结构
（1）额定电压 UN（V）指额定状态下电机出线端的电 压（电枢绕组端电压）。
（2）额定电流 IN（A）：指额定状态下电机出线端的 电流。满载、欠载、过载。
（3）额定励磁电流 IfN（A）
（4）额定转速 nN（转/分，r/min）
（5）额定效率ηN （6）额定功率 PN（W，KW） 对于发电机而言，是指从引出线端输出的电功率，故： PN=UN IN ☆ 对于电动机而言，是指从转轴上输出的机械功率，即： PN=UN INηN ☆
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§1-1 直流电机的工作原理和结构
思考题：P33
20
思考题：P34
21
注：具体换向过程在1.7讲解
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§1-1 直流电机的工作原理和结构
2、转子部分 （1）电枢铁芯
电枢铁心是主磁路的组成部分；电枢绕组就嵌放在电枢铁心 的槽内。为减少电枢铁心内的涡流损耗，铁心一般用厚0.5mm 且冲有齿、槽的硅钢片叠压夹紧而成，如图所示。
1-电枢铁心；2-换向器；3-绕组元件；4-铁心冲片
机座有两个作用，一是作为主磁路的一部分，二是作 为电机的结构框架。
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§1-1 直流电机的工作原理和结构
（3）换向极 换向极又称附加极，安装在相邻两主磁极的几何 中心线上。 Why？在1.7讲 换向极的作用是改善直流电机换向。在小容量电 机（1kw以下）中，有时换向极只有主磁极的一半， 或不安装换向极。 （4）电刷装置 电刷与换向器相配合，在电动机中起到逆变（将 直流变为交流）作用；而在发电机中则起到整流 （将交流变为直流）作用。
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§1-1 直流电机的工作原理和结构
（2）电枢绕组
电枢绕组的作用是产生 感应电势和通过电流产生 电磁转矩，实现机电能量 转换。它是直流电机的主 要电路部分。 电枢绕组通常都用圆形或矩形截面的导线绕制而成，再按一定 规律嵌放在电枢槽内，上下层之间以及电枢绕组与铁心之间都要 妥善地绝缘。为了防止离心力将绕组甩出槽外，槽口处需用槽楔 将绕组压紧，伸出槽外的绕组端接部分用玻璃丝带绑紧。绕组端 头则按一定规律嵌放在换向器钢片的升高片槽内，并用锡焊或氩 弧焊焊牢。
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§1-1 直流电机的工作原理和结构
（3）换向器 换向器的作用是 在电刷间得到直流电 动势，并保证每个磁 极下电枢导体电流方 向不变，以产生恒定 方向的电磁转矩。
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§1-1 直流电机的工作原理和结构
3、气隙
气隙是定子和转子（电枢）之间自然形成的间 隙。它是电机主磁路的一部分,是电机能量转换的 媒介。气隙的大小对电机运行的影响很大。小容 量电机约为1-3mm，大容量电机可为几毫米。
直流发电机可作为各种直流电源。
直流电动机具有宽广的调速范围，较强的过载能 力和较大的起动转矩等特点，广泛应用于对起动和 调速要求较高的生产机械，如电力机车、内燃机车、 工矿机车、城市电车、电梯、轧钢机等的拖动电机。
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§1-1 直流电机的工作原理和结构 一、直流电机的工作原理
直流电机是直流发电机和直流 电动机的总称。直流电机具有可 逆性，既可作直流发电机使用， 也可作直流电动机使用。 图为直流电机工作原理。N、S 为定子上固定不动的两个主磁极， 主磁极可以采用永久磁铁，也可 以采用电磁铁 。通电导体受到力 的作用，从而产生转距。
第一章 直流电机
§1-1 直流电机的工作原理和结构
§1-2 直流电机的电枢绕组
§1-3 直流电机的磁场
§1-4 直流电机的电枢电动势、电磁转矩和电磁功率
§1-5 直流电动机的运行原理 §1-6 直流发电机的运行原理(*) §1-7 直流电机的换向
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§1-1 直流电机的工作原理和结构
直流电机是电能和机械能相互转换的旋转电机之 一。将机械能转换为直流电能的电机称为直流发电 机；将直流电能转换为机械能的电机称为直流电动 机。
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§1-1 直流电机的工作原理和结构
1、定子部分
（1）主磁极 主磁极的作用是建立主磁场。 主磁极由主磁极铁心和套装在铁心 上的励磁绕组构成。 主磁极的个数一定是偶数，励磁绕 组的连接必须使得相邻主磁极的极性 按 N，S 极交替出现。 直流电机主磁极的结构
（2）机座
1—机座；2—主磁极铁芯；3—励磁绕组
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§1-1 直流电机的工作原理和结构
直流发电机和电动机特征比较：☆
直流发电机： 直流电动机：
1.外部输入直流电； 1.外部输出直流电； 2.内部电枢电流为交流电； 2.内部电枢感应电流为交流电； 3.在主磁极下电枢电流方向不 3.在主磁极下感应电流方向不变； 变； 4.感应电动势与电枢感应电流的 4.感应电动势与电枢电流的方 方向始终一致； 向始终相反； 5.电枢电流所产生的磁场在空间 5.电枢电流所产生的磁场在空 上是一个恒定不变的磁场； 间上是一个恒定不变的磁场； 6.电枢内感应电流与磁场相互作 6.电枢内电流与磁场相互作用 用产生的电磁力矩为制动转矩 产生的电磁力矩为驱动转矩。 （与外部机械转矩方向相反）。
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§1-1 直流电机的工作原理和结构
直流电动机工作原理
状态1
状态2
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§1-1 直流电机的工作原理和结构
Leabharlann Baidu
直流电动机小结：☆
• 在直流电动机中，虽然外施电压U及电流I是直流，但 在电枢绕组中内部电流是交流，这是靠换向片及电刷 的逆变作用，将外部直流变成内部的交流； • 从空间上看，由电枢电流所产生的磁场也是一个恒定 的磁场；具体内容在1.3讲解 • 当电枢旋转时，电枢导体切割磁力线也会感应电动势 而且是交变的，其方向与电枢电流的方向相反，称为 反电动势； • 直流电动机中电磁转矩的方向与转子的转向一致，是 驱动性质的。
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§1-1 直流电机的工作原理和结构
二、直流电机的主要结构
1-直流电机总成；2-后端盖；3-通风机；4-定子总成； 5-转子（电枢）总成；6-电刷装置；7-前端盖
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§1-1 直流电机的工作原理和结构
直流电机剖面图
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§1-1 直流电机的工作原理和结构
小型直流电动机的剖面结构
1—电枢绕组；2—电枢铁芯；3—机座； 4—主磁极铁芯；5—励磁绕组；6—换向绕组； 7—换向极铁芯；8—主磁极极靴；9—机座底脚
§1-1 直流电机的工作原理和结构
直流发电机工作原理
状态1
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§1-1 直流电机的工作原理和结构
直流发电机小结：☆
• 在电枢线圈中的感应电动势和电流都是交流电，通过 换向片及电刷的整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； • 发电机电枢线圈中的感应电动势与其电流的方向始终 一致； • 虽然电枢线圈是旋转且电枢线圈中的电流是交变的， 但从空间上来看，N极与S极下的电枢电流方向不变， 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； 具体内容在1.3讲解 • 电枢绕组电流与磁场相互作用产生电磁力f(左手定则判 别)，产生电磁转矩方向与转子转向相反，是制动性质。
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§1-1 直流电机的工作原理和结构
三、直流电机的额定值（铭牌数据）
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§1-1 直流电机的工作原理和结构
（1）额定电压 UN（V）指额定状态下电机出线端的电 压（电枢绕组端电压）。
（2）额定电流 IN（A）：指额定状态下电机出线端的 电流。满载、欠载、过载。
（3）额定励磁电流 IfN（A）
（4）额定转速 nN（转/分，r/min）
（5）额定效率ηN （6）额定功率 PN（W，KW） 对于发电机而言，是指从引出线端输出的电功率，故： PN=UN IN ☆ 对于电动机而言，是指从转轴上输出的机械功率，即： PN=UN INηN ☆
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§1-1 直流电机的工作原理和结构
思考题：P33
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思考题：P34
21
注：具体换向过程在1.7讲解
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§1-1 直流电机的工作原理和结构
2、转子部分 （1）电枢铁芯
电枢铁心是主磁路的组成部分；电枢绕组就嵌放在电枢铁心 的槽内。为减少电枢铁心内的涡流损耗，铁心一般用厚0.5mm 且冲有齿、槽的硅钢片叠压夹紧而成，如图所示。
1-电枢铁心；2-换向器；3-绕组元件；4-铁心冲片
机座有两个作用，一是作为主磁路的一部分，二是作 为电机的结构框架。
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§1-1 直流电机的工作原理和结构
（3）换向极 换向极又称附加极，安装在相邻两主磁极的几何 中心线上。 Why？在1.7讲 换向极的作用是改善直流电机换向。在小容量电 机（1kw以下）中，有时换向极只有主磁极的一半， 或不安装换向极。 （4）电刷装置 电刷与换向器相配合，在电动机中起到逆变（将 直流变为交流）作用；而在发电机中则起到整流 （将交流变为直流）作用。
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§1-1 直流电机的工作原理和结构
（2）电枢绕组
电枢绕组的作用是产生 感应电势和通过电流产生 电磁转矩，实现机电能量 转换。它是直流电机的主 要电路部分。 电枢绕组通常都用圆形或矩形截面的导线绕制而成，再按一定 规律嵌放在电枢槽内，上下层之间以及电枢绕组与铁心之间都要 妥善地绝缘。为了防止离心力将绕组甩出槽外，槽口处需用槽楔 将绕组压紧，伸出槽外的绕组端接部分用玻璃丝带绑紧。绕组端 头则按一定规律嵌放在换向器钢片的升高片槽内，并用锡焊或氩 弧焊焊牢。
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§1-1 直流电机的工作原理和结构
（3）换向器 换向器的作用是 在电刷间得到直流电 动势，并保证每个磁 极下电枢导体电流方 向不变，以产生恒定 方向的电磁转矩。
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§1-1 直流电机的工作原理和结构
3、气隙
气隙是定子和转子（电枢）之间自然形成的间 隙。它是电机主磁路的一部分,是电机能量转换的 媒介。气隙的大小对电机运行的影响很大。小容 量电机约为1-3mm，大容量电机可为几毫米。
直流发电机可作为各种直流电源。
直流电动机具有宽广的调速范围，较强的过载能 力和较大的起动转矩等特点，广泛应用于对起动和 调速要求较高的生产机械，如电力机车、内燃机车、 工矿机车、城市电车、电梯、轧钢机等的拖动电机。
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§1-1 直流电机的工作原理和结构 一、直流电机的工作原理
直流电机是直流发电机和直流 电动机的总称。直流电机具有可 逆性，既可作直流发电机使用， 也可作直流电动机使用。 图为直流电机工作原理。N、S 为定子上固定不动的两个主磁极， 主磁极可以采用永久磁铁，也可 以采用电磁铁 。通电导体受到力 的作用，从而产生转距。
第一章 直流电机
§1-1 直流电机的工作原理和结构
§1-2 直流电机的电枢绕组
§1-3 直流电机的磁场
§1-4 直流电机的电枢电动势、电磁转矩和电磁功率
§1-5 直流电动机的运行原理 §1-6 直流发电机的运行原理(*) §1-7 直流电机的换向
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§1-1 直流电机的工作原理和结构
直流电机是电能和机械能相互转换的旋转电机之 一。将机械能转换为直流电能的电机称为直流发电 机；将直流电能转换为机械能的电机称为直流电动 机。
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§1-1 直流电机的工作原理和结构
1、定子部分
（1）主磁极 主磁极的作用是建立主磁场。 主磁极由主磁极铁心和套装在铁心 上的励磁绕组构成。 主磁极的个数一定是偶数，励磁绕 组的连接必须使得相邻主磁极的极性 按 N，S 极交替出现。 直流电机主磁极的结构
（2）机座
1—机座；2—主磁极铁芯；3—励磁绕组
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§1-1 直流电机的工作原理和结构
直流发电机和电动机特征比较：☆
直流发电机： 直流电动机：
1.外部输入直流电； 1.外部输出直流电； 2.内部电枢电流为交流电； 2.内部电枢感应电流为交流电； 3.在主磁极下电枢电流方向不 3.在主磁极下感应电流方向不变； 变； 4.感应电动势与电枢感应电流的 4.感应电动势与电枢电流的方 方向始终一致； 向始终相反； 5.电枢电流所产生的磁场在空间 5.电枢电流所产生的磁场在空 上是一个恒定不变的磁场； 间上是一个恒定不变的磁场； 6.电枢内感应电流与磁场相互作 6.电枢内电流与磁场相互作用 用产生的电磁力矩为制动转矩 产生的电磁力矩为驱动转矩。 （与外部机械转矩方向相反）。
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§1-1 直流电机的工作原理和结构
直流电动机工作原理
状态1
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§1-1 直流电机的工作原理和结构
Leabharlann Baidu
直流电动机小结：☆
• 在直流电动机中，虽然外施电压U及电流I是直流，但 在电枢绕组中内部电流是交流，这是靠换向片及电刷 的逆变作用，将外部直流变成内部的交流； • 从空间上看，由电枢电流所产生的磁场也是一个恒定 的磁场；具体内容在1.3讲解 • 当电枢旋转时，电枢导体切割磁力线也会感应电动势 而且是交变的，其方向与电枢电流的方向相反，称为 反电动势； • 直流电动机中电磁转矩的方向与转子的转向一致，是 驱动性质的。
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§1-1 直流电机的工作原理和结构
二、直流电机的主要结构
1-直流电机总成；2-后端盖；3-通风机；4-定子总成； 5-转子（电枢）总成；6-电刷装置；7-前端盖
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§1-1 直流电机的工作原理和结构
直流电机剖面图
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§1-1 直流电机的工作原理和结构
小型直流电动机的剖面结构
1—电枢绕组；2—电枢铁芯；3—机座； 4—主磁极铁芯；5—励磁绕组；6—换向绕组； 7—换向极铁芯；8—主磁极极靴；9—机座底脚