直流电动机的基本结构

直流电动机直流电动机是利用电磁感应原理实现直流电能与机械能的相互转换。

如果将电能转换为机械能则为电动机，反之就是发电机。

直流电动机具有调速范围广且平滑，起动和制动转矩大，过载能力强，且易于控制，常用于对调速有较高要求的场合。

本章主要介绍直流电机的基本结构、工作原理和机械特性。

并以他励电动机为例，讨论了直流电动机的启动、反转与调速等运行问题。

8.1 直流电机的构造常用的中小型直流电动机的结构如图8.1.1所示。

它由定子、转子、电刷装置，端盖，轴承、通风系统等部件组成。

图8.1.1 直流电动机的结构1.定子定子有机座、主磁极、换向极、电刷装置等组成，其剖面结构示意图见8.1.2所示。

它的作用就是产生主磁场和附加磁场，作电机的机械支架。

图8.1.2 直流电动机定子结构机座用作电机的外壳，并固定主磁极和换向极，并且也是磁路的一部分。

机座常用铸钢或厚钢板制成，保证良好的导磁性能和机械支撑作用。

主磁极由磁极铁心、励磁线圈组成，它能产生一定形状分布的气隙磁密。

主磁通铁心，由1~1.5mm厚的硅钢片冲压叠制而成，用铆钉与电动机壳体相连，铁心外套上预先绕制的线圈，以产生主磁场。

主极掌面呈孤型，以保证主磁极掌面与电枢表面之间的气隙均匀，磁场分布合理。

换向极结构与主磁极相似，只是几何尺寸小主磁极小。

其作用是产生附加磁场，以改善电机的换向。

电刷装置通过固定的电刷与转动的换向片之间的滑动接触，使旋转的转子与静止的外电路相连接，是电机结构中的薄弱之处。

石墨制成的电刷放在刷握内，用压紧弹簧将其压在换向器表面。

刷握固定在刷杆上，通过电刷的刷辩，将电流从电刷引入或引出。

2.转子转子（又称电枢）由电枢铁心，电枢绕组、换向器、转轴和风扇等组成，如图8.1.3所示。

它是产生电磁转矩或感应电动势，实现机电能量转换的关键。

图8.1.3 直流电动机的转子结构电枢铁心也是电机主磁路的一部分。

为了减少涡流和磁滞损耗，铁心采用0.5mm 厚的两面涂绝缘漆的硅钢片选压而成。

第五节直流电动机一、直流电动机的结构直流电动机主要由定子（固定部分）和电枢（旋转部分）两大部分组成。

图4-28直流电动机的结构图。

下面就一些主要的部件分别予以介绍。

1、定子定子主要部件包括主磁极、换向磁极、机座、端盖和电刷装置等。

1）主磁极主磁极的作用是产生主磁场。

主磁极结构如图4-29所示。

绝大多数直流电机的主磁极不是用永久磁铁而是由励磁绕组通以直流电流来建立磁场。

主磁极由主磁极铁心和套装在铁心上的励磁绕组构成。

一般主磁极铁心采用低碳钢板冲成一定形状叠装固定而成。

主磁极的个数一定是偶数，励磁绕组的连接必须使得相邻主磁极的极性按N，S极交替出现。

套在主磁极铁心上的励磁绕组根据其不同的使用情况分为两种：一种是并励绕组；一种是串励绕组；并励绕组的匝数多、导线细，串励绕组的匝数少、导线粗。

整个主磁极再用螺杆固定在机座上。

2）换向极在相邻的主磁极之间装有换向磁极，它也是由铁心和绕组构成。

其作用是改善换向，使电机运行时，在电刷与换向器的接触面上不致产生有害的火花。

3）机座直流电机的机座有两个作用：一是构成主磁路的一部分，机座中作为磁路通路的部分称为磁轭，二是对电动机起到支撑作用，主磁极和换向极固定于磁轭上。

4）电刷装置电刷装置的作用是将转动的电枢(转子)中的电压和电流引出来，或将外加电源的电流输入到转动的电枢中去。

电刷是主要由石墨做成的导电块，放在刷握中，由弹簧机构施以一定的压力使其压在换向器表面上，电机运行时与换向器表面形成滑动接触，电刷上焊的铜丝辫引出或引入电流。

如图4-30所示。

电刷的组数即电刷杆数一般与主磁极的极数相等，各刷杆装在一圆形的可以转动的刷杆座上，刷杆座固定在一端的端盖上。

2、转子（电枢）直流电机的转子，它是电机实现机电能量转换的枢纽，所以常称之为电枢。

电枢部分包括电枢铁心、电枢绕组、换向器、转轴、轴承、风扇等。

1）电枢铁心电枢铁心既是主磁路的一部分，又要嵌放电枢绕组。

为了减小铁心损耗，电枢铁心一般由涂有绝缘漆的0.5mm厚的硅钢片冲压后叠压而成，硅钢片边缘冲有槽口，叠成圆柱体后外表面形成许多均匀分布的槽，槽内嵌放着电枢绕组。

1.1.1直流电机的主要结构：直流电机由静止的部分定子和旋转的部分转子两大部分构成：1、定子部分：定子包括机座、主磁极、换向极和电刷装置等。

1）主磁极：在大多数直流电机中，主磁极是电磁铁，为了尽可能的减小涡流和磁滞损耗，主磁极铁心用1～1.2mm厚的低碳钢板叠压而成。

整个磁极用螺钉固定在机座上。

主极的作用是在定转子之间的气隙中建立磁场,使电枢绕组在此磁场的作用下感应电动势和产生电磁转矩.2）、换向极：换向极又称附加极或间极,其作用是用以改善换向。

换向极装在相邻两主极之间，它也是由铁心和绕组构成。

3）、机座：一是作为电机磁路系统中的一部分，二是用来固定主磁极、换向极及端盖等，起机械支承的作用。

因此要求机座有好的导磁性能及足够的机械强度与刚度。

机座通常用铸钢或厚钢板焊成。

4）电刷装置：电刷的作用是把转动的电枢绕组与静止的外电路相连接，并与换向器相配合，起到整流或逆变器的作用。

2、转子部分：转子又称为电枢，包括电枢铁心、电枢绕组、换向器、风扇、轴和轴承等。

1）电枢铁心：示电机主磁路的一部分，用来嵌放电枢绕组的，为了减少电枢旋转时电枢铁心中因磁通变化而引起的磁滞及涡流损耗，电枢铁心通常用0.5mm厚的两面涂有绝缘漆的硅钢片叠压而成。

2）电刷装置：电刷的作用是把转动的电枢绕组与静止的外电路相连接，并与换向器相配合，起到整流或逆变器的作用。

2、转子部分：转子又称为电枢，包括电枢铁心、电枢绕组、换向器、风扇、轴和轴承等。

1）电枢铁心：示电机主磁路的一部分，用来嵌放电枢绕组的，为了减少电枢旋转时电枢铁心中因磁通变化而引起的磁滞及涡流损耗，电枢铁心通常用0.5mm厚的两面涂有绝缘漆的硅钢片叠压而成。

2）电枢绕组：电枢绕组是由许多按一定规律联接的线圈组成，它是直流电机的主要电路部分，也是通过电流和感应电动势，从而实现机电能量转换的关键性部件。

1.1.2 直流电机的工作原理：1、直流发电机的工作原理：如图所示：从以上分析可以看出，线圈中的电动势及电流的方向是交变的，只是经过电刷和换向片的整流作用，才使外电路得到方向不变的直流电。

直流电动机基本结构
直流电动机是一种常用的电动机类型，可转换直流电能为机械能。

其基本结构包括转子、定子、电刷和磁场磁路。

1. 转子：直流电动机的转子通常采用换向器，由铜或铝制成。

转子通常由轴和箍板组成，箍板上安装有通电线圈，并在轴上固定了一组换向器。

转子的任务是在电场作用下旋转，并通过箍板上的电刷和定子上的电刷接触来实现电流传输。

2. 定子：直流电动机的定子由闭合铁芯电磁铁、包括磁铁线圈和铁心组成。

定子的任务是在通电状态下产生磁场，与转子的旋转运动相互作用，从而产生转矩。

3. 电刷：直流电动机的电刷是连接电源和转子线圈的导电器件，通常由碳石墨材料制成。

电刷固定在电机两端的电刷架上，并与转子上的换向器进行接触。

当转子旋转时，电刷架和电刷也会跟随转动，以保持电刷与转子上的换向器的良好接触。

4. 磁场磁路：磁场磁路是直流电动机中产生磁场的关键部分。

它由磁铁和磁路铁芯组成。

磁铁的作用是产生恒定的磁场，通常在定子上安装，包括极片和领头极。

磁路铁芯用于导磁，通常由铁制成，通过连接定子上的磁铁来形成一个完整的磁路。

直流电动机的工作原理是通过电源提供电流，产生磁场，使得转子在磁场的作用下旋转。

当电流通过转子线圈时，由于电刷的不断换向，使得电流方向不断变化，进而导致转子中产生电流，与磁场相互作用，产生转矩使转子旋转。

直流电动机具有结构简单、转矩平稳、调速范围广等优点，在工业生产中得到广泛应用。

它可以应用于各种需要转矩恒定和速度调节的场合，例如机床、风机、压缩机、交通工具等。