学习情境4 汽车电动机任务2直流电动机.doc

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1、任务4.2直流电动机与异步电动机相比，直流电动机的结构复杂，使用和维护不如异步电动机方便，而且要使用直流电源。特别是近年来，由于变频调速技术的发展，在中小功率的电动机调速领域中，交流电动机正逐步取代直流电动机。尽管如此，由于直流电动机具有转速稳定、便于大范围平滑调速、起动转矩较大等优点。因此，广泛用于要求进行平滑、稳定、大范围的调速或需频繁正、反转和启、停，多单元同步协调运转的生产机械等，例如：轧钢机、电气机车、无轨电车、中大型龙门刨床等调速范围大的大型设备；用蓄电池做电源的地方，如汽车、拖拉机；家庭使用电动缝纫机、电动自行车、电动玩具等。4.2.1直流电机的

2、基本结构直流电机包括静止的和转动的两大部分，静止部分称为定子，转动部分就是转子，静止和转动部分之间要有一定大小的间隙（称为气隙）。1.定子定子的主要作用是产生磁场和构成磁路以及电机机械支撑。由主磁极、换向极、机座和电刷装置等组成。如图4-13所示。（a）直流电动机定子（b）直流电动机结构示意图图4-13直流电动机从图4-13（b）看出，主磁极包括铁芯（铁扼）和励磁绕组两部分。当励磁绕组中通入直流电流后，铁芯中即产生励磁磁通，并在气隙中建立主磁场，它可以是一对、两对或多对磁极。换向极也由铁芯和绕组构成，位于两主磁极之间，并与电枢串联，通以电枢电流，产生附加磁场，

3、以改善电动机的换向条件，减少换向器上的火花。在小功率直流电动机中不装换向极。  电刷装置由电刷、刷握、压紧弹簧和刷杆座等组成。从图4-14可以看到电刷。电刷是用碳-石墨等做成的导电块，电刷装在刷握的盒内，用压紧弹簧把它压紧在换向器的表面上。压紧弹簧的压力可以调整，保证电刷与换向器表面有良好的滑动接触，刷握固定在刷杆上，刷杆装在刷杆座上，彼此之间绝缘。刷杆座装在端盖或轴承盖上，根据电流的大小，每一刷杆上可以有几个电刷组成的电刷组，电刷组的数目一般等于主磁极数。电刷的作用是与换向器配合引入、引出电流。 （a）（b）图4-14电刷机座一般用铸钢或厚钢板焊接而成。它用

4、来固定主磁极、换向极及端盖，借助底脚将电机固定于基础上、机座还是磁路的一部分，用以通过磁通的部分称为磁轭，端盖主要起支撑作用，端盖固定于机座上，其上放置轴承，支撑直流电机的转轴，使直流电机能够旋转。2.转子转子又叫电枢 ，包括转子铁芯、转子绕组、换向器、风扇、轴等。转子的作用是产生电磁转矩和感应电动势。如图4-15所示。（a）转子实物1-风扇；2-绕组；3-转子铁芯；4-绑带；5-换向器；6-轴（b）转子示意图图4-15直流电动机转子 电枢铁芯一般用0.5mm厚的涂有绝缘漆的硅钢片冲片叠成，这样铁芯在主磁场中转动时可以减少磁滞和涡流损耗。铁芯表面有均匀分布的齿

5、和槽，槽中嵌放电枢绕组。电枢铁芯构成磁的通路。电枢铁心固定在转子支架或转轴上。    电枢绕组是用绝缘铜线绕制成的线圈按一定规律嵌放到电枢铁心槽中，并与换向器作相应的连接。线圈与铁芯之间以及线圈的上下层之间均要妥善绝缘，用槽楔压紧，再用玻璃丝带或钢丝扎紧。电枢绕组是电机的核心部件，电机工作时在其中产生感应电动势和电磁转矩，实现能量的转换。 换向器又叫整流子，换向器是由若干彼此间用云母片绝缘的铜片（即换向片）组成，如图4-16所示。换向器与电刷配合，将直流电动机输入的直流电流转换成电枢绕组内的交变电流。以产生恒定的电磁转矩。（a）实物（b）结构示意图图4-16换

6、向器3.气隙  静止的磁极和旋转的电枢之间的间隙称为气隙。气隙既保证了电机的安全运行，又是磁路的重要组成部分。在小容量电机中，气隙为0.5～3mm。气隙数值虽小，但磁阻很大，为电机磁路的主要组成部分。气隙大小对电机运行性能有很大影响。4.2.2直流电动机的工作原理为了讨论直流电机的工作原理，可把复杂的直流电机结构简化为电机具有一对主磁极，电枢绕组只是一个线圈，线圈两端分别联在两个换向片上，换向片上压着电刷A和B。如图4-17所示。当励磁绕组上加上直流电压，电枢绕组在固定的磁场中旋转。由于电刷固定不动，换向片和电源固定联接，这样线圈无论怎样转动，总是上半边的电流

7、流向里（在图中是从a流向b），下半边的电流流向外（在图中是从c流向d），电枢导体的电流的方向不变，根据电磁力（安培力）定律，电枢绕组通入直流电后，每根有效导体均受到电磁力的作用。电磁力的方向可由左手定则确定，其方向如图所示，这一对电磁力以产生恒定的电磁转矩，使电枢逆时针旋转。图4-17直流电动机工作原理图4.2.3直流电动机的分类根据励磁线圈和转子绕组的联接关系，励磁式的直流电机又可细分为4类。1.他励式直流电动机这种电机的励磁绕组和电枢绕组各自分开。励磁电流由另外单独的直流电源提供，如图4-18所示。由于这种电机的励磁电流仅取决于他励电源，而不受电枢端电压的

8、影响，因而称为他励式。图4-18他励式