第二章 直流电机

第二章直流电机

2.1直流电机的基本工作原理及结构

授课班级：06金盘电器授课时数：6课时授课方法：举例、实物演绎讲授教具：实物、幻灯片课件授课教师：邓小军审批签字：

教学目的：了解直流电机的主要构成及分类和工作原理。

一、基本工作原理

（一）直流电机的构成

（1）定子：主磁极、换向磁极、机座、端盖、电刷装置；

（2）转子：电枢铁心、电枢绕组、换向装置、风扇、转轴

（3）气隙

**注意：同步电机—旋转磁极式；直流电机—旋转电枢式。

1.直流发电机的工作原理：实质上是一台装有换向装置的交流发电机；

（1）原理：导体切割磁力线产生感应电动势

（2）特点：e=BLV；

a、电枢绕组中电动势是交流电动势

b、由于换向器的整流作用，电刷间输出电动势为直流（脉振）电动势

c、电枢电动势——原动势；电磁转矩——阻转矩（与T、n反向）

2.直流电动机的工作原理：实质上是一台装有换向装置的交流电动机；

（1）原理：带电导体在磁场中受到电磁力的作用并形成电磁转矩，推动转子转动起来

（2）特点：f=BiL

a、外加电压并非直接加于线圈，而是通过电刷和换向器再加到线圈

b、电枢导体中的电流随其所处磁极极性的改变方向，从而使电磁转矩

的方向不变。

c、电枢电动势——反电势（与I反向）；电磁转矩——驱动转矩（与n

同向）

**说明：直流电机是可逆的，它们实质上是具有换向装置的交流电机。

3、脉动的减小——电枢绕组由许多线圈串联组成

（二）直流电机的基本结构

1、主磁极——建立主磁场（N、S交替排列）

a、主极铁心——磁路，由1.0~1.5mm厚钢板构成

b、励磁绕组——电路、由电磁线绕制

2、机座——磁路的一部分（支承）框架，钢板焊接或铸刚

3、电枢铁心——磁路，0.5mm厚硅钢片叠压而成（外圆冲槽）

4、电枢绕组——电路。电磁线绕制（闭合回路，由电刷分成若干支路）

5、换向器——换向片间相互绝缘（用云母或塑料）

6、电刷装置

a、电刷——石墨或金属石墨

b、刷握、刷杆、连线（铜丝辨）

7、换向极——改善换向，由铁心、绕组构成（放置于主极之间或绕组与电

枢绕组串联）

（三）励磁方式

1.定义：主磁极的激磁绕组所取得直流电源的方式；

2.分类：以直流发电机为例

分为：他励式和自励式（包括并励式、串励式和复励式）

他励：激磁电流较稳定；并励：激磁电流随电枢端电压而变；串励：激磁电流随负载而变，由于激磁电流大，激磁绕组的匝数少而导线截面积较大；复励：以并激绕组为主，以串激绕组为辅。

**说明：为了减小体积，小型直流电机采用永磁式。

二、直流电机的型号和额定值

1.型号： Z 2-9 2

铁心长度代号

机座号

第二次改型设计

直流

2.额定值

①额定功率：发电机P N：输出电功率；电动机P N：输出机械功率；

②额定电压：U N；

③额定电流：I N；

④额定值之间的关系：发电机：P N= U N I N；

电动机：P N= U N I NηN。

2.2 直流电机的电枢绕组

授课班级：06金盘电器授课时数：4课时授课方法：举例、实物演绎讲授教具：实物、幻灯片课件授课教师：邓小军审批签字：

教学目的：了解直流电机的电枢绕组。

电枢绕组简介

叠绕组——单叠、复叠

波绕组——单波、复波

一、电枢绕组的构成

1、元件——组成绕组的基本单元

2、元件边——上层元件边，下层元件边

3、元件数S

4、换向片数K

Q

5、槽数Q和虚槽数

u

6、槽内——层嵌放的元件边数u

二、单叠绕组

几个概念：

（1）第一节距 y

：一个元件的两个有效边在电枢表面跨过的距离。

1

（2）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。

（3）合成节距 y：连接同一换向片上的两个元件对应边之间的距离。

：同一元件首末端连接的换向片之间的距离。

（4）换向节距y

k

单叠绕组相邻元件(线圈)相互叠压,合成节距与换向节距均为1，即：Y=Y k=1

例:已知某直流电机的极对数 =2 ,槽数 、元件数S 及换向片数

为 ,试画出单叠绕组展开图。

解：1．计算绕组数据

因为是单叠，所以 2．画绕组展开图:

（1）先画16根等长、等距的实线，代表各槽上层元件边，再画16根等长等距

的虚线，代表各槽下层元件边。

（2）根据 ，画出第一个元件的上下层边（1～5槽），令上层边所在的槽号

为元件号；

（3）接上换向片，1、2片之间对准元件中心线，等分换向器，定出换向片号；

（4）画出第二个元件，上层边在第2槽，与第一个元件的下层边联接；下层边

在第6槽与3号换向联接。按此规律，一直把16个元件全部联起来。

（5）放磁极：磁极宽度约为均匀分布在圆周上，N 极磁力 线垂直向里（进入纸

面），S 极向外（从纸面穿出）；

（6）放电刷：对准在磁极轴线下，画一个换向片宽（实际上K 很多，电刷宽＝

2～3片宽）。并把相同极性下的电刷并联起来。实际运行时，电刷是静止不动的，

电枢在旋转，但是被电刷所短路的元件，永远都是处于电机的几何中性线，其感

应电动势是接近零的。为使正、负电刷间引出的电动势最大，我们已知被电刷所

短路的元件电动势为零，在元件端接线对称的情况下，电刷的实际位置应在磁极

中性线下，所以习惯上称为“电刷放在几何中性线位置”。

所以，可得绕组展开图及并联支路图如下：

16===K S Z p Z 42

21621=⨯=±=εp Z y 1

==k y y 1y