第1章直流电机的结构与工作原理

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1、1.1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直流电机的铭牌数据及主要系列第一章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直流电机直流电动机：直流发电机：将机械能转化为电能。将电能转化为机械能。主磁极换向极电刷装置机座端盖定子转子电枢铁芯电枢绕组换向器转轴轴承1.1直流电机的结构与工作原理1.1.1直流电机的主要结构电枢铁芯励磁绕组图1-1直流电机结构图图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⒈１.1直流电机基本结构直流

2、电机的结构由定子和转子两大部分组成。直流电机运行时静止不动的部分称为定子，其主要作用是产生磁场，由机座、主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装置等组成。运行时转动的部分称为转子，其主要作用是产生电磁转矩或感应电动势，是直流电机进行能量转换的枢纽，所以通常又称为电枢，由转轴、电枢铁心、电枢绕组、换向器和风扇等组成。1．定子部分1)主磁极主磁极的作用是产生气隙磁场。主磁极由主磁极铁心和励磁绕组两部分组成，如图1-3所示。铁心用0.5～1.5mm厚的钢板冲片叠压铆紧而成，上面套励磁绕组的部分称为极身，下面扩宽的部分称为极靴，极靴宽于极身，既可使气隙中磁场分布比较理想

3、，又便于固定励磁绕组。励磁绕组用绝缘铜线绕制而成，套在极身上，再将整个主磁极用螺钉固定在机座上。图1-3主磁极极靴极身2)换向极（commutatingpole）两相邻主磁极之间的小磁极叫换向极，也叫附加极或间极。换向极的作用是改善电机换向，减小电机运行时电刷与换向器之间可能产生的火花。换向极由换向极铁心和换向极绕组构成，如图1-4所示。换向极铁心一般用整块钢制成。对换向性能要求较高的直流电机，换向极铁心可用1～1.5mm厚的钢板冲制叠压而成。换向极绕组用绝缘导线绕制而成，套在换向极铁心上。整个换向极用螺钉固定于机座上。换向极的数目一般与主磁极相等。图1

4、-4换向极结构3)机座电机定子部分的外壳称为机座。机座一方面用来固定主磁极、换向极和端盖，并起到整个电机的支撑和固定作用；另一方面也是磁路的一部分，借以构成磁极之间的通路，磁通通过的部分称为磁轭。为保证机座具有足够的机械强度和良好的导磁性能，一般为铸钢件或由钢板焊接而成。4)电刷装置电刷装置用以引入或引出直流电压或直流电流。电刷装置由电刷、刷握杆和刷杆座等组成。电刷放在刷握内，用弹簧压紧，使电刷与换向器之间有良好的滑动接触，如图1-５所示，刷握固定在刷杆上，刷杆装在圆环形的刷杆座上，相互之间必须绝缘。刷杆座装在端盖或轴承内盖上，圆周位置可以调整，调好以后加

5、以固定。图1-5电刷盒装配1．刷盒2．电刷3．铜丝辫4．压紧弹簧2．转子(电枢)部分1)电枢铁心是主磁通磁路的主要部分，同时用以嵌放电枢绕组。为了降低电机运行时的电枢铁心中产生的涡流损耗和磁滞损耗，电枢铁心用0.5mm厚的硅钢片冲制的冲片叠压而成，冲片形状如图1-6所示。叠成的铁心固定在转轴或转子支架上。铁心的外圆开有电枢槽，槽内嵌放电枢绕组。图1-6电枢铁心冲片(a)矩形槽；(b)梨形槽2)电枢绕组电枢绕组的作用是产生电磁转矩或感应电动势，是直流电机进行能量转换的关键部件。它由许多线圈按一定规律连接而成，线圈用高强度漆包线或玻璃丝包扁铜线绕成。不同线圈

6、边分上、下两层嵌放在电枢槽中，线圈与铁心之间以及上、下两层线圈边之间都必须妥善绝缘。为防止离心力将线圈边甩出槽外，槽口用槽楔(xie)固定，如图1-7所示。线圈边的端接部分用热固性无纬玻璃带进行绑扎。图1-7电枢绕组在槽中的绝缘情况3)换向器在直流电动机中，换向器配以电刷能将外加直流电源转换为电枢线圈中的交变电流，使电磁转矩的方向恒定不变；在直流发电机中，换向器配以电刷能将电枢线圈中感应产生的交变电动势转换为正、负电刷上引出的直流电动势。换向器是由许多换向片组成的圆柱体，换向片之间用云母片绝缘。换向片的紧固通常如图1-8所示，换向片的下部做成鸽尾形，两端

7、用钢制Ｖ形套筒和Ｖ形云母环固定，再加螺母锁紧。图1-9为直流电机换向器的侧剖面图。图1-8换向器图1-9直流电机换向器的侧剖面图4)转轴转轴起支撑转子旋转的作用，需有一定的机械强度和刚度，一般用圆钢加工而成。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。当原动机驱动电机转子逆时针旋转后，如右图。可

8、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