第7章 直流电机的磁路和电枢绕组PPT课件

N
S
N
S
15 1
8
15
3)合成节距y：相串联的两个元件 对应边在电枢表面上所跨的距离， 用虚槽数计算。
y y1 y2
4)换向片节距yk：每个元件所联的 两片换向片在换向器表面的跨距， 用换向片数表示。
yk y
yk>0 右行绕组 yk<0 左行绕组
N
15 1
y1
1 2 y2
Ny S
123
y1
y2 yk
7-2 直流电机的磁路和磁化特性
1.直流电机的空载磁场
•空载磁场可视为由励磁磁动势建立的励磁磁场（主磁场）。 Fra Baidu bibliotek空载磁场的分布是对称的，磁通分为主磁通和漏磁通。
主 漏磁通： 定义：经不过进气入隙电进枢入，电而枢是，直同接时经与过励相磁邻绕主组极和间电或枢定绕子组磁相轭交闭 链 合的磁通。 作用：能只在增旋加转主的极电和枢定绕子组磁中轭感磁应路电的动饱势和、程并度和，电不枢参电与流机相电 互 能作量用转产 换生。电磁转矩，实现机电能量转换。
H
N f if l
b
0H
0
N f if l
磁通密度 每极磁通
b
0H
0
N f if l
0 0 b ldx l 0 b dx
lB
式中， 电机的极距， πDa ；
2p
极弧系数， bi Bav 。 B
b
Bav
B
bi
空载时直流电机的气隙磁密分布
4.磁化特性曲线
直流电机的磁化曲线是指电机的 每极主磁通0与每对极励磁磁动势 F0之间的关系曲线0=f(F0)。
每极总磁通 m 0
2.直流电机的主磁路
主磁路的组成部分： 定子磁轭、主磁极、气隙、 电枢齿和电枢磁轭。
定子磁轭
每对主极的励磁磁动势
S极(主磁极)
N极(主磁极) F0 H dl H xlx
气隙
气隙
电枢齿
电枢齿
电枢磁轭
2H l 2H plp 2Htlt H lyr yr H lys ys
极距：相邻两个主磁极沿电枢表面之间的距离，用所跨
弧长或虚槽数表示。
设电机的极对数为p，电枢外径为Da，则
πDa 或
2p
Qu
2p
1）第一节距y1：同一元件的两个元件 边在电枢圆周表面跨过的距离，用虚
槽数计算。
y1
Qu 2p
整数
y1
12
N
S
式中： —小于1的分数，用
来把y1凑成整数。
123
y1
定义：元件就是两端分别与两片换向片连接的单匝或多匝 线圈。元件是构成绕组的基本单元。
元件边
后端接
前端接
首端
末端
换向片
(a)单叠绕组元件
(b)单波绕组元件
直流电机电枢绕组元件
电枢绕组的特点常用槽数、元件数、换向片数及各种节距 来表征。
后端接 上层边
下层边 前端接
12
123
当电枢每槽上、下层只有一个元件边时，电机的元件数S、
7-1 概 述
1.磁场
•磁场是电机实现机电能量转换的媒介。 •主极磁场由永久磁铁或在励磁绕组中通入直流电流产生。 •直流电机的磁化特性对电机的运行性能有很大影响。
2.电枢绕组
•电枢绕组是电机实现机电能量转换的枢纽。 •电枢绕组的构成应能产生足够的感应电动势，并允许通过 一定的电枢电流，此外还要节省有色金属和绝缘材料，结构 简单，运行可靠。
y yk 1
123
yk
12 1 2
yk
例7-1 一台直流电机，2p=4，Qu=S=K=16，绘制右 行单叠整距绕组。
1. 单叠绕组的节距
y yk 1
（右行单叠绕组）
y1
Q 2p
0
气隙线
磁化曲线
空载磁场的分布情况
气隙线：把磁化曲线的起始直
线延长，即为电机的气隙磁化
0
F0(I f )
曲线0=f(2F)，简称气隙线。
饱和系数：电机额定转速下空载 0
运行时产生额定电枢电压所需要的 磁动势2Ff与气隙磁动势2F之比， N a 用k来表示，即
k
2Ff 2F
ac ab
一般，k =1.1~1.35。
y
S
N
S
8
15
yk
7-4 单叠绕组
主要内容：单叠绕组的节距、绕组展开图、元件联结次序图 、并联支路图。
单叠绕组：绕组中任何两个串联元件都是后一个元件紧叠在
前一个元件的上面，元件的出线端接到相邻的换向片上，
y=yk=±1。
右行单叠绕组:
y yk 1
y1
1 2 y2
Ny S
y2 y y1
12
N
S
左行单叠绕组:
0
气隙线
bc 磁化曲线
I fN
F0(I f )
7-3 电枢绕组的一般知识
电枢绕组的作用是什么？
产生感应电动势、通过电流并产生电磁力或电磁转矩，使 电机能够实现机电能量转换。
直流电机电枢绕组的分类：
•叠绕组：单叠绕组、复叠绕组。 •波绕组：单波绕组、复波绕组。 •混合绕组：叠绕和波绕混合的绕组。
1.元件
第七章 直流电机的磁路和电枢绕组
7-1 概 述 7-2 直流电机的磁路和磁化特性 7-3 电枢绕组的一般知识 7-4 单叠绕组 7-5 单波绕组 7-6 其他型式电枢绕组简介 7-7 直流电机电枢绕组的感应电势 7-8 直流电机电枢绕组的电磁转矩
第七章 直流电机的磁路和电枢绕组
基本要求： 1.了解直流电机空载气隙磁场的分布 2.了解直流电机的磁化曲线 3.了解单叠绕组和单波绕组的特点 4.掌握单叠绕组节距的计算方法 5.掌握直流电机的感应电动势和电磁转矩公式
2F 2Fp 2Ft Fyr Fys 2Ff 2N f if
3. 空载时气隙磁密的分布曲线
空载时，励磁磁动势主要消耗在气隙上。当忽略铁磁材料 的磁阻和电枢表面的齿槽效应时，主磁极下气隙磁通密度 的分布取决于气隙的大小和形状。
气隙磁压降 2H l F0 2N f i f
磁场强度 磁通密度
换向片数K、槽数Q 之间的关系为： S=K=Q
2.虚槽
在大型电机中，每槽的上下层各
放置若干个元件边。
虚槽
实槽
假设每个实槽包含u个虚槽，则电机的虚槽数Qu与实槽数 Q之间的关系为：
Qu=uQ
虚槽数Qu 与元件数S、换向片数 K之间的关系为：
Qu=S=K
3.直流电机电枢绕组的节距
节距：相关的两个元件边之间的距离，通常以所跨过的槽 数或换向片数来表示。
y1= 整距绕组 y1< 短距绕组 y1> 长距绕组
N
S
N
S
15 1
8
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2）第二节距y2：相串联的两个元 件中，第一个元件的下层边与第 二个元件的上层边在电枢表面上 所跨的距离，用虚槽数计算。
节距的正方向：从换向器端观 察电枢时，从左至右的行进方向 为正。
y1
1 2 y2
N
S
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y1
y2
•叠绕组：y2＜0 •波绕组：y2＞0