直流电机的结构与工作原理

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1、新世纪高职高专电气自动化技术类课程规划教材电机与拖动技术DIANJIYUTUODONGJISHU新世纪高职高专教材编审委员会组编主编张晶郑立平王文一（基础篇）（第四版）电机与拖动技术(基础篇)(第四版)第1章直流电机的结构与工作原理第2章直流电机的基本理论及运行特性第3章直流电动机的电力拖动基础第4章直流电动机的电力拖动第5章变压器第6章三相异步电动机电机与拖动技术(基础篇)(第四版)第7章三相异步电动机的电力拖动第8章单相异步电动机第9章同步电机第10章伺服电动机第11章步进电动机第12章其他微特电机第13章电动机的选择第一章直流电机的结构与工作原理1.2直流电机的电枢绕组1.3

2、直流电机的铭牌数据及主要系列1.1直流电机的结构与工作原理1.1直流电机的结构与工作原理1.1.1直流电机的结构电枢铁芯电枢绕组换向磁极主磁极电刷装置机座端盖定子转子换向器转轴轴承直流电机1.1直流电机的结构与工作原理图1-2直流电机的正剖面图1．极靴2．电枢齿3．电枢槽4．主磁极5．励磁绕组6．机座（磁轭）7．换向极8．换向极绕组9．电枢绕组10．电枢铁芯11．底脚1.1直流电机的结构与工作原理图1-3换向极结构1.1直流电机的结构与工作原理图1-4电刷盒装配1．刷盒2．电刷3．铜丝辫4．压紧弹簧1.1直流电机的结构与工作原理图1-5电枢铁芯冲片1.1直流电机的结构与工作原理图1

3、-6直流电机换向器图1-6直流电机换向器1.1直流电机的结构与工作原理1.1.2直流电机的基本原理1.直流发电机工作原理右图为直流发电机的物理模型，N、S为定子磁极，abcd是固定在可旋转导磁圆柱体上的线圈，线圈连同导磁圆柱体称为电机的转子或电枢。线圈的首末端a、d连接到两个相互绝缘并可随线圈一同旋转的换向片上。转子线圈与外电路的连接是通过放置在换向片上固定不动的电刷进行的。1.1直流电机的结构与工作原理1.1.2直流电机的基本原理1.直流发电机工作原理1.1直流电机的结构与工作原理当原动机驱动电机转子逆时针旋转180°后，如右图。可见，和电刷A接触的导体总是位于N极下，和电刷B接

4、触的导体总是位于S极下。导体ab在S极下，a点低电位，b点高电位；导体cd在N极下，c点低电位，d点高电位；电刷A极性仍为正，电刷B极性仍为负。可见，和电刷A接触的导体总是位于N极下，和电刷B接触的导体总是位于S极下，因此电刷A的极性总是正的，电刷B的极性总是负的，在电刷A、B两端可获得直流电动势。实际直流发电机的电枢是根据实际需要有多个线圈。线圈分布在电枢铁芯表面的不同位置，按照一定的规律连接起来，构成电机的电枢绕组。磁极也是根据需要N、S极交替旋转多对。1.1直流电机的结构与工作原理2.直流电动机工作原理把电刷A、B接到直流电源上，电刷A接正极，电刷B接负极。此时电枢线圈中将电

5、流流过。如右图。直流电动机是将电能转变成机械能的旋转机械。在磁场作用下，N极性下导体ab受力方向从右向左，S极下导体cd受力方向从左向右。该电磁力形成逆时针方向的电磁转矩。当电磁转矩大于阻转矩时，电机转子逆时针方向旋转。1.1直流电机的结构与工作原理2.直流电动机工作原理当电枢旋转到右图所示位置时原N极性下导体ab转到S极下，受力方向从左向右，原S极下导体cd转到N极下，受力方向从右向左。该电磁力形成逆时针方向的电磁转矩。线圈在该电磁力形成的电磁转矩作用下继续逆时针方向旋转。1.1直流电机的结构与工作原理同直流发电机相同，实际的直流电动机的电枢并非单一线圈，磁极也并非一对。电枢绕组

6、是直流电机的核心部分。无论是发电机还是电动机，感应电动势和电磁转矩都在电枢绕组中产生，电枢绕组是实现机电能量转换的枢纽，电枢绕组的名称由此而来，并为此把直流电机的转子称为电枢。1.2.1基本知识1.2直流电机的电枢绕组1.绕组元件构成绕组的线圈为绕组元件，是用绝缘铜线绕制的。元件的开始端头称首端，终了端头称末端。嵌放在电枢铁芯槽中的直线部分称有效边，连接两个有效边的部分称为端接部分。一个元件可以是单匝或多匝。1.2直流电机的电枢绕组2.元件数、槽数、换向片数的关系直流电机电枢绕组是双层的，即每个槽分上下两层嵌放元件有效边。每个元件的一个边嵌放在一个槽子的上层，另一个边嵌放在另一个槽

7、子的下层。线圈数、槽数、换向片数的关系：元件数等于换向片数等于槽数，即S=K=Z式中S—元件数；K—换向片数；Z—电枢实际槽数。1.2直流电机的电枢绕组3.叠绕组和波绕组叠绕组是指相串联的后一个元件端接部分紧叠在前一个元件端接部分的上面，整个绕组成褶叠式前进；波绕组是指相串联的两个元件像波浪式的前进如图所示电枢绕组和节距132y1y2yyk单叠绕组132y1y2yyk7单波绕组1.2直流电机的电枢绕组1.2.2电枢绕组的节距1．极距极距就是一个磁极在电枢表面的空间距离