直流电机绕组
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电机学-直流电机原理与绕组
几何中性线
15 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
+－
+
－
N
+S
－N
S
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
+
－
整理课件
－
电路图
结合电刷的放置， 得到该瞬时的电路图
每个极下的元件组成一条支路。 即单迭绕组的并联支路数正好等 于电机的极数。 这是单整迭理课绕件组的重要特点之一。
D a (弧长)
2p
Z （槽数）
2p
（电角度）
整理课件
有关电枢绕组名词、术语
元件（线圈）：
第一节距y1 y1
每一个元件的两个元件边在电枢表面所跨的距离， 常用槽数来表示
第二节距y2（y2<0）
联接在同一个换向片上两个不同元件的元件 边在电枢表面跨过的距离
合成节距y： y=y1+y2
0
整理课件
A
If0 If
I fN F f 0 IN
直流电机的空载磁场
空载时，励磁磁动势主要消
耗在气隙上。当忽略铁磁材料的
极靴
磁阻时，主磁极下气隙磁通密度
极身
的分布就取决于气隙的大小和形 状。
磁极中心及附近的气隙小且
几何中性线
均匀，磁通密度较大且基本为常 数，靠近极尖处，气隙逐渐变大，
（a）气隙形状
整理课件
三、直流电机的额定值
额定容量PN： 输出功率 额定电压UN：额定状态下出线端电压； 额定电流IN：额定状态下出线端电流； 额定转速n： 额定状态下的电机转速
★
直流发电机： 电功率PN＝UN·IN 直流电动机： 机械功率PN＝UN·IN ·
直流电机的绕组
直流电机的绕组一、前言直流电机是一种常见的电动机，广泛应用于各种领域，如工业、交通、家电等。
直流电机的绕组是直流电机的核心部件之一，它决定了直流电机的性能和特点。
本文将详细介绍直流电机的绕组。
二、直流电机的基本结构直流电机由定子和转子两部分组成。
其中，定子是不动的部分，包括磁极、线圈等；转子则是旋转的部分，包括轴、磁极等。
在工作时，定子中的线圈通过外部供电产生磁场，使转子旋转。
三、直流电机的绕组类型根据线圈排列方式不同，直流电机的绕组可以分为串联式绕组和并联式绕组两种类型。
1. 串联式绕组串联式绕组是将多个线圈依次串联起来，在两端接上外部供电。
串联式绕组可以增加线圈总匝数，提高输出功率和扭矩。
但同时也会增加线路阻抗和损耗。
2. 并联式绕组并联式绕组是将多个线圈并联起来，在两端接上外部供电。
并联式绕组可以减小线路阻抗和损耗，但输出功率和扭矩相对较小。
四、直流电机的绕组结构直流电机的绕组结构包括定子绕组和转子绕组两部分。
1. 定子绕组定子绕组是直流电机中最重要的部分之一。
它由若干个线圈依次排列而成，每个线圈都有若干匝。
线圈的匝数和排列方式不同，可以影响电机的性能和特点。
2. 转子绕组转子绕组是直流电机中另一个重要部分。
它通常由导体材料制成，包括铜、铝等。
转子绕组通常采用环形排列方式，以便在旋转时产生磁场。
五、直流电机的绕组材料直流电机的绕组材料通常有铜、铝等两种材料。
其中，铜具有良好的导电性能和高温耐受性能，适用于高功率、高速度等场合；而铝则适用于低功率、低速度等场合。
六、直流电机的绕制工艺直流电机的绕制工艺包括手工制绕和机器制绕两种方式。
手工制绕通常适用于小功率、小批量的电机，而机器制绕则适用于大功率、大批量的电机。
七、直流电机的绕组保护直流电机的绕组保护通常采用绝缘材料来实现。
常见的绝缘材料有纸板、胶带、漆等。
这些材料可以有效地防止线圈短路和断路等故障。
八、总结直流电机的绕组是直流电机中最重要的部分之一，它决定了直流电机的性能和特点。
直流电机的电枢绕组简介
Z 2p
（1-5）
式中Z为电枢槽数。
1.2 直流电机的电枢绕组简介（续4）
（2）第一节距y1 第一节距y1是指一个线圈两有效边之间在电枢表面 上的跨距，以槽数表示，如图1.11所示。由于线圈边要 放入槽内，所以y1应是整数。而为了让绕组能感应出最 大的电动势，应使y1接近或等于极距，即 Z y1 （1-6） 2p 式中 ——正分数，是将y1补成整数的一个正分数。若 =0 ，则 y1=，称为整距绕组。若取正号，则 y1>，称 为长距绕组；若取负号，则y1<，称为短距绕组。为了 节省铜线及方便工艺，一般多采用短距或整距绕组。
采用整距绕组，因为是单叠右行，故 y y K 1
y2 y1 y 4 1 3 所以 （2）展开图如图1.12所示。作图步骤如下。
图1.12 单叠绕组的展开图
1.2.2 单叠绕组（续1）
先画16个槽和16个换向片，为了作图方便，令换向 片宽度等于槽与槽之间的距离并将元件、槽和换向片按 顺序编号。编号时要把元件号码、元件上层边所在槽的 号码以及与元件上层边相连接的换向片号码编得一致， 即1号元件的上层边放在1号槽内并与l号换向片相连接。 这样当1号元件的上层边放在1号槽内（上层边用实线表 示）并与1号换向片相连后，因为y1=4，则1号元件的下 层边应放在第5号槽（1+y1=5）的下层，下层边用虚线 表示，编号为5'；因y＝yk＝1，所以1号元件的末端应连 接在2号换向片上（1+yk＝2）。一般应使元件左右对称， 这样1号换向片与2号换向片的分界线正好与元件的中心 线相重合。
单波绕组特点
而单波绕组由于连接方法与单叠绕组不同， 故特点也不同，主要有： （ 1 ）同极性下各元件串联起来组成一个支路， 支路对数a=1，与磁极对数p无关。 （2）电刷在换向器表面上的位置对准主磁极 中心线，支路电动势最大（即正、负电刷间电动 势最大）。 （3）电刷杆数也应等于主极数。 （4）电枢电动势等于支路感应电动势。 （5）电枢电流等于两条支路电流之和。
（1-5）
式中Z为电枢槽数。
1.2 直流电机的电枢绕组简介（续4）
（2）第一节距y1 第一节距y1是指一个线圈两有效边之间在电枢表面 上的跨距，以槽数表示，如图1.11所示。由于线圈边要 放入槽内，所以y1应是整数。而为了让绕组能感应出最 大的电动势，应使y1接近或等于极距，即 Z y1 （1-6） 2p 式中 ——正分数，是将y1补成整数的一个正分数。若 =0 ，则 y1=，称为整距绕组。若取正号，则 y1>，称 为长距绕组；若取负号，则y1<，称为短距绕组。为了 节省铜线及方便工艺，一般多采用短距或整距绕组。
采用整距绕组，因为是单叠右行，故 y y K 1
y2 y1 y 4 1 3 所以 （2）展开图如图1.12所示。作图步骤如下。
图1.12 单叠绕组的展开图
1.2.2 单叠绕组（续1）
先画16个槽和16个换向片，为了作图方便，令换向 片宽度等于槽与槽之间的距离并将元件、槽和换向片按 顺序编号。编号时要把元件号码、元件上层边所在槽的 号码以及与元件上层边相连接的换向片号码编得一致， 即1号元件的上层边放在1号槽内并与l号换向片相连接。 这样当1号元件的上层边放在1号槽内（上层边用实线表 示）并与1号换向片相连后，因为y1=4，则1号元件的下 层边应放在第5号槽（1+y1=5）的下层，下层边用虚线 表示，编号为5'；因y＝yk＝1，所以1号元件的末端应连 接在2号换向片上（1+yk＝2）。一般应使元件左右对称， 这样1号换向片与2号换向片的分界线正好与元件的中心 线相重合。
单波绕组特点
而单波绕组由于连接方法与单叠绕组不同， 故特点也不同，主要有： （ 1 ）同极性下各元件串联起来组成一个支路， 支路对数a=1，与磁极对数p无关。 （2）电刷在换向器表面上的位置对准主磁极 中心线，支路电动势最大（即正、负电刷间电动 势最大）。 （3）电刷杆数也应等于主极数。 （4）电枢电动势等于支路感应电动势。 （5）电枢电流等于两条支路电流之和。
第四章直流电机电枢绕组
1） 同一主磁极下的元件串联成一条支路，主磁极数与支路 数相同。 2）电刷数等于主磁极数，电刷位置应使感应电动势最大，电 刷间电动势等于并联支路电动势。 3）电枢电流等于各支路电流之和。
一、节距计算
y1
Z 2p
y= =1yk
y2 y1 y
二、绕组展开图
Z为电枢槽数 P为电机的极对数
三、元件连接顺序及并联支路图
空载时气隙磁磁通密度的分布图形
返回
如果不计铁磁材料中的磁压降，则在气隙中各处所消耗的磁通势均
为励磁磁通势。
在极靴下，气隙小，气隙中沿电枢表面上各点磁密较大；在极靴范
围外，气隙增加很多，磁密显著减小，至两极间的几何中性线处磁密为
零。
为一平顶波
直流电机空载磁场的磁密分布
直流电机的空载磁化特性
0
考虑到电机的运行性能 和经济性，直流电机额定运 行的磁通额定值的大小取在 磁化曲线开始弯曲的地方图 中的a点（称为膝部）。
磁电流作用下建立的，这一点与他励发电机不同。并励发电机建立 电压的过程称为自励过程，满足建压的条件称为自励条件。
1、自励条件
曲线1为空载特性曲线，曲线2为励磁回路总电阻R f 特性曲线， 也称场阻线 U f I f R f 。
增大R f ，场阻线变为曲线3时，R f 称为临界 电阻Rcr 。如图所示。
N pN Ea 2a e 60a n Cen
Ce为电动势常数。上式表明直流电机的感应电动势与电机结构、 气隙磁通和电机转速有关。当电机制造好以后，与电机结构有关的常数
Ce不在变化，因此电枢电动势仅与气隙磁通和转速有关，改变转速 和磁通均可改变电枢电动势的大小。
三，直流电机的电磁转矩 定义：根据电磁力定律，当电枢绕组中有电枢电流
一、节距计算
y1
Z 2p
y= =1yk
y2 y1 y
二、绕组展开图
Z为电枢槽数 P为电机的极对数
三、元件连接顺序及并联支路图
空载时气隙磁磁通密度的分布图形
返回
如果不计铁磁材料中的磁压降，则在气隙中各处所消耗的磁通势均
为励磁磁通势。
在极靴下，气隙小，气隙中沿电枢表面上各点磁密较大；在极靴范
围外，气隙增加很多，磁密显著减小，至两极间的几何中性线处磁密为
零。
为一平顶波
直流电机空载磁场的磁密分布
直流电机的空载磁化特性
0
考虑到电机的运行性能 和经济性，直流电机额定运 行的磁通额定值的大小取在 磁化曲线开始弯曲的地方图 中的a点（称为膝部）。
磁电流作用下建立的，这一点与他励发电机不同。并励发电机建立 电压的过程称为自励过程，满足建压的条件称为自励条件。
1、自励条件
曲线1为空载特性曲线，曲线2为励磁回路总电阻R f 特性曲线， 也称场阻线 U f I f R f 。
增大R f ，场阻线变为曲线3时，R f 称为临界 电阻Rcr 。如图所示。
N pN Ea 2a e 60a n Cen
Ce为电动势常数。上式表明直流电机的感应电动势与电机结构、 气隙磁通和电机转速有关。当电机制造好以后，与电机结构有关的常数
Ce不在变化，因此电枢电动势仅与气隙磁通和转速有关，改变转速 和磁通均可改变电枢电动势的大小。
三，直流电机的电磁转矩 定义：根据电磁力定律，当电枢绕组中有电枢电流
直流电机的电枢绕组
之间的对应弧长的距离，或者指某一磁极N极或S极所 占槽数。用槽数表示时（不一定是整数）：
z (槽)
2p
3
§1-2 直流电机的电枢绕组
3、极轴线，几何中心线（补充说明） 极轴线：磁极中心线 几何中心线：磁极间的平分线
4
§1-2 直流电机的电枢绕组
2、绕组节距☆
(1)第一节距(线圈节距 )y1
一个元件的两条有效边在电枢表面上所跨的距离称为
（ｙ1＝4），末端接 在换向片2上（ｙk＝ 1）；第二元件的首端 接到换向片2上，它的 一边放在2号槽的上层， 另一边放在6号槽的下 层，末端接到换向片3 上；依次连接第三， 四等，直到第十六元 件。第十六元件的末 端又接到换向片1上， 组成一个闭合回路。
9
§1-2 直流电机的电枢绕组
将电枢表面展开成平面，并将电枢槽、电枢元件及换向片 编号。其中元件及换向片号与其上层边所在槽号相同。
由于几何中心线处的磁密为零，故此元件边中电势为零，即1、 5、9、13 号元件中电势为零。☆
11
§1-2 直流电机的电枢绕组
4.电刷放置位置分析
（1）电刷：连接内外电路，为了在正负电刷间获得最大 直流电势以及产生最大的电磁转矩，电刷放在被电刷 短路的元件电势为零的位置。
（2）电势为零的元件：在一个主磁极下的元件边电势具 有相同的方向，在磁极的几何中心线上电势为零。
p yk k 1
或
yk
y
k
1 p
整数
当采用K＋1时，p个元件串联后，接到换向片2上，称 右行绕组，此时端接交叉，很少采用。一般采用K－1， 称为左行绕组。
17
§1-2 直流电机的电枢绕组
下面以Z＝S＝K＝15，2p=4为例，绕制一单波左行绕组。
z (槽)
2p
3
§1-2 直流电机的电枢绕组
3、极轴线，几何中心线（补充说明） 极轴线：磁极中心线 几何中心线：磁极间的平分线
4
§1-2 直流电机的电枢绕组
2、绕组节距☆
(1)第一节距(线圈节距 )y1
一个元件的两条有效边在电枢表面上所跨的距离称为
（ｙ1＝4），末端接 在换向片2上（ｙk＝ 1）；第二元件的首端 接到换向片2上，它的 一边放在2号槽的上层， 另一边放在6号槽的下 层，末端接到换向片3 上；依次连接第三， 四等，直到第十六元 件。第十六元件的末 端又接到换向片1上， 组成一个闭合回路。
9
§1-2 直流电机的电枢绕组
将电枢表面展开成平面，并将电枢槽、电枢元件及换向片 编号。其中元件及换向片号与其上层边所在槽号相同。
由于几何中心线处的磁密为零，故此元件边中电势为零，即1、 5、9、13 号元件中电势为零。☆
11
§1-2 直流电机的电枢绕组
4.电刷放置位置分析
（1）电刷：连接内外电路，为了在正负电刷间获得最大 直流电势以及产生最大的电磁转矩，电刷放在被电刷 短路的元件电势为零的位置。
（2）电势为零的元件：在一个主磁极下的元件边电势具 有相同的方向，在磁极的几何中心线上电势为零。
p yk k 1
或
yk
y
k
1 p
整数
当采用K＋1时，p个元件串联后，接到换向片2上，称 右行绕组，此时端接交叉，很少采用。一般采用K－1， 称为左行绕组。
17
§1-2 直流电机的电枢绕组
下面以Z＝S＝K＝15，2p=4为例，绕制一单波左行绕组。
2[1].2直流电机绕组详解
![2[1].2直流电机绕组详解](https://img.taocdn.com/s1/m/73d98f3daaea998fcc220e21.png)
y
1 2 2 2
2.2.2 单叠绕组 • 电枢绕组中任何两个串联元件都是后一个叠在 前一个上面的称为叠绕组，整个绕组成折叠式 前进，若y=yK=±1则称之为单叠。 • 现举例说明单叠绕组的连接方法与特点。
例：已知电机极数2p=4，且Z=S=K=16。 试绕制一单叠右行整距绕组。 解： (1)节距计算。
(4) 绕组并联支路
可知，经B到A，有四条支路与负载并联。当电枢旋转时， 虽然各元件的位置随之移动，构成各支路的元件循环替换， 但任意瞬间，每个主极下的串联元件总是构成一条电动势方 向相同的支路，总的并联支路数不变，即恒等于主极数。这 也是单叠绕组的基本特点。设a为并联支路对数，对单叠绕组， 并联支路数和主极数的关系就是 2a=2p 或 a=p 这就是说，要增加并联支路数(使电枢通过较大电流)， 就要求增加主极数。若希望主极数不变，但又要求增加并联 支路数，实际的做法就是把多个单叠绕组嵌放在同一个电枢 上，再借助电刷并联方法构成复叠绕组。若相串联的两元件 对应边相距m个虚槽(即y=m)，则称该复叠绕组为m叠绕组(要 求电刷宽度大于m个换向片宽度),其并联支路数增加为2mp。
• S=K=Zi
电枢绕组在槽内的放置
2、节距
• 极距 τ ----每个主磁极在电枢表面占据 的距离或相邻两主极间的距离，用所跨 弧长或该弧长所对应的槽数来表示)。设 电机的极对数为p,电枢外径为Da，则
τ = π Da /2p
或(弧长)τ 来自 Z / 2p (槽数)• 第一节距y1----每个元件的两个元件边在电枢表面 的跨距，用槽数表示。如下页图所示，设上元件 边在第1槽，下元件边在第5槽，则y1=5-1=4。为 使元件中的感应电动势最大，y1所跨的距离应接 近一个极距τ。由于y1必须要为整数，否则无法嵌 放，因此有
1 2 2 2
2.2.2 单叠绕组 • 电枢绕组中任何两个串联元件都是后一个叠在 前一个上面的称为叠绕组，整个绕组成折叠式 前进，若y=yK=±1则称之为单叠。 • 现举例说明单叠绕组的连接方法与特点。
例：已知电机极数2p=4，且Z=S=K=16。 试绕制一单叠右行整距绕组。 解： (1)节距计算。
(4) 绕组并联支路
可知，经B到A，有四条支路与负载并联。当电枢旋转时， 虽然各元件的位置随之移动，构成各支路的元件循环替换， 但任意瞬间，每个主极下的串联元件总是构成一条电动势方 向相同的支路，总的并联支路数不变，即恒等于主极数。这 也是单叠绕组的基本特点。设a为并联支路对数，对单叠绕组， 并联支路数和主极数的关系就是 2a=2p 或 a=p 这就是说，要增加并联支路数(使电枢通过较大电流)， 就要求增加主极数。若希望主极数不变，但又要求增加并联 支路数，实际的做法就是把多个单叠绕组嵌放在同一个电枢 上，再借助电刷并联方法构成复叠绕组。若相串联的两元件 对应边相距m个虚槽(即y=m)，则称该复叠绕组为m叠绕组(要 求电刷宽度大于m个换向片宽度),其并联支路数增加为2mp。
• S=K=Zi
电枢绕组在槽内的放置
2、节距
• 极距 τ ----每个主磁极在电枢表面占据 的距离或相邻两主极间的距离，用所跨 弧长或该弧长所对应的槽数来表示)。设 电机的极对数为p,电枢外径为Da，则
τ = π Da /2p
或(弧长)τ 来自 Z / 2p (槽数)• 第一节距y1----每个元件的两个元件边在电枢表面 的跨距，用槽数表示。如下页图所示，设上元件 边在第1槽，下元件边在第5槽，则y1=5-1=4。为 使元件中的感应电动势最大，y1所跨的距离应接 近一个极距τ。由于y1必须要为整数，否则无法嵌 放，因此有
直流电机绕组
直流电机直流电机（direct current machine）是指能将直流电能转换成机械能（直流电动机）或将机械能转换成直流电能（直流发电机）的旋转电机。
它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。
当它作电动机运行时是直流电动机，将电能转换为机械能；作发电机运行时是直流发电机，将机械能转换为电能。
组成：直流电机电枢绕组：通常采用双层绕组。
线圈的有效部分包含左、右两个有效边。
放在槽内且靠近槽口的有效边叫上层边，靠近槽底的有效边叫下层边。
同一槽中上下层间用绝缘纸隔开。
同一线圈上下两有效边沿圆周方向的距离即为线圈的跨距，通常用槽距（两相邻槽间距离）的倍数表示。
跨距约等于一个极距（相邻两磁极的距离，也常用槽距的倍数表示）。
电枢绕组断路的检查直流电枢绕组分叠绕组、波绕组和蛙绕组3种。
每个线圈的两个出线端连接到换向器的两个换向片上，两者在换向器圆周表面上相隔的距离称为换向器节距，用Ys表示。
不同形式的绕组具有不同的换向器节距。
①叠绕组有单叠绕组和复叠绕组之分。
单叠绕组是将同一磁极下相邻的线圈依次串联起来，构成一条并联支路，所以对应一个磁极就有一条并联支路。
单叠绕组的基本特征是并联支路数等于磁极数。
各条支路间通过电刷并联。
单叠绕组线圈的换向器节距Ys=1。
Ys>1者称复叠绕组。
比较常用的是Ys=2的复叠绕组，又称双叠绕组。
双叠绕组在一个磁极下有两条并联支路。
例如一台四极直流电机，采用双叠绕组时,共有8条并联支路。
各条支路间也是通过电刷并联。
电刷组数等于电机的极数。
其中一半为正电刷组，另一半为负电刷组。
叠绕组的并联支路数较多，它等于极数或为极数的整倍数，所以又叫并联绕组。
②波绕组有单波绕组和复波绕组。
单波绕组的特点是将同极性下的所有线圈按一定规律全部串联起来，形成一条并联支路。
所以整个电枢绕组只有两条并联支路。
波绕组线圈的换向器节距式中P为磁极对数;k为换向片数；a为使Ys等于整数的正整数，它等于波绕组的并联支路对数。
直流电机的电枢绕组
3.单波绕组连接顺序表 3.单波绕组连接顺序表
y2 = y− y =7−3=4 1
换向片
上层边
下层边
换向片
上层边
下层边
1 15 14 13 12 11 10 9
1 15 14 13 12 11 10 9
4′ 3′ 2′ 1′ 15′ 14′ 13′ 12′
8 7 6 5 4 3 2 1
8 7 6 5 4 3 2 1
*.本课程只讨论：一个槽内共放置2个元件边 本课程只讨论：一个槽内共放置 个元件边 本课程只讨论 *. 元件数 换向片数 ，即S=K 元件数S=换向片数 换向片数K， *.换向片数 =槽数 换向片数K 槽数 槽数Z 换向片数 *. S=K=Z
1片换向片总接 个元件的 片换向片总接1个元件的 片换向片总接 上层元件边和另1个元件的下 上层元件边和另 个元件的下 层元件边。 个元件有 个元件有2个元件 层元件边。1个元件有 个元件 个槽放2个元件边 边。1个槽放 个元件边。 个槽放 个元件边。
电枢绕组须满足以下要求： • 电枢绕组须满足以下要求：
• 在能通过规定的电流和产生足够的电动势 或电磁力）前提下， （或电磁力）前提下，尽可能节省有色金 属和绝缘材料； 属和绝缘材料； • 结构简单、运行可靠。 结构简单、运行可靠。
名词术语介绍
磁极轴线：主磁极的中心线； 磁极轴线：主磁极的中心线； 几何中性线：相邻两个主磁极之间的平分线； 几何中性线：相邻两个主磁极之间的平分线； 极对数： 极对数： p ； 极距τ 在电枢铁心表面上，一个极所占的距离。 极距 ：在电枢铁心表面上，一个极所占的距离。 可用槽数表示， 式中Z 可用槽数表示， τ =Z / 2 p（槽），式中 为电枢 （ ），式中 总槽数； 总槽数； • 元件（线圈）：是绕组的一个基本单元，可为单 元件（线圈）：是绕组的一个基本单元， ）：是绕组的一个基本单元 匝，也可为多匝 ； • • • •
直流电机的电枢绕组
卧式镗铣床运行速度越来越高，快速 移动速 度达
到25～30m/min，镗杆 最高转 速6000r/min。 而卧式 加工中 心的速 度更高 ，快速 移动高 达50m/min， 加速度5m/s2， 位置精 度0.008～0.01m m， 重复定 位精度 0.004～ 0.005mm。
落地式铣镗床铣刀
由于落地式铣镗床以加工大型零件 为主， 铣削工 艺范围 广，尤 其是大 功率、 强力切 削是落 地铣镗 床的一 大加工 优势， 这也是 落地铣 镗床的 传统工 艺概念 。而当 代落地 铣镗床 的技术 发展， 正在改 变传统 的工艺 概念与 加工方 法，高 速加工 的工艺 概念正 在替代 传统的 重切削 概念， 以高速 、高精 、高效 带来加 工工艺 方法的 改变， 从而也 促进了 落地式 铣镗床 结构性 改变和 技术水 平的提 高。
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
式中
S=K=Z S —元件数； K—换向片数； Z—电枢实际槽数。
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
现在，又开发了一种可更换式主轴 系统， 具有一 机两用 的功效 ，用户 根据不 同的加 工对象 选择使 用，即 电主轴 和镗杆 可相互 更换使 用。这 种结构 兼顾了 两种结 构的不 足，还 大大降 低了成 本。是 当今卧 式镗铣 床的一 大创举 。电主 轴的优 点在于 高速切 削和快 速进给 ，大大 提高了 机床的 精度和 效率。
4.3-直流电机原理-电枢绕组
直流电机的电枢绕组简要回顾 直流电机重点内容： （1）直流电机的工作原理 （2）直流电机的基本概念 （3）电枢感应电势和电磁转矩 （4）基本方程 难点： （1）电枢绕组及电路图 （2）电刷位置放置 （3）电枢反应简要回顾简要回顾主磁极 定子 电刷装置 换向磁极 机座 端盖 电枢铁心 转子 电枢绕组 换向器 转轴 风扇Ø电枢绕组作用：直流电机的电路部分。
构成：用绝缘的圆形或矩形截面的导线绕成，上下 层以及线圈与电枢铁心间要妥善地绝缘，并用 槽楔（xiē ）压紧。
直流电机的电枢绕组Ø直流电枢绕组的构成原则：(1)产生足够的感生电势； (2)允许一定的电流； (3)节省有色金属和绝缘材料； (4)结构简单，运行可靠。
Ø直流电枢绕组的基本概念元件电枢绕组由许多形状完全相同的元件（也称为线圈）按一定 规律排列和连接而成。
每一个元件均引出两根线与换向片相连，其中一根称为前端 ，另一根称为后端。
每个元件有两个元件边，一个元件边放在某一个槽的上层(上 层边)，另一个元件边放在另一个槽的下层(下层边)。
绕组元件在槽中的位置 1-上元件边 2-后端接线 3-下元件边 4-前端接线 有效部分:元件钳放在槽内部分，切 割气隙磁通，感生电动势。
同一个元件的首端和末端分别接到两个不同的换向片上。
同 一个换向片上，连有一个元件的首端和另一个元件的末端。
因此，电枢绕组的元件数等于换向片数，即S=K，其中 K为 换向片数，S为元件数。
虚槽• 为了确切地说明每个元件边所处的具体位置，引入“虚槽” 的概念。
设槽内每层有u个元件边，则把每个实际槽看作包含有u个 “虚槽”，每个虚槽的上、下层各有一个元件边，如图表 示u=3时，元件边的布置情况。
若实槽数为 Z ，虚槽数为 Ze ，则Ze =uZ。
• 因为每一个元件有两个元件边 ，而每一换向片连接一个元件 的始端和另一个元件的末端； 又因为每一个虚槽包含着两个 元件边，所以绕组的元件数 S、 换向片数K和虚槽数Ze三者应相 等，即S=K= Ze =uZ1—槽楔 2—线圈绝缘 3—导体 4—层间绝缘 5—槽绝缘 6—槽底绝缘电枢槽内的绝缘l 极距：沿电枢圆周表面相邻两磁极之间的距离，用表示。
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当线圈ax中通入 直流电流时，线圈边a 和x上均受到电磁力， 根据左手定则确定力 的方向。这一对电磁 力形成了作用于电枢 的一个电磁转矩。
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3.1 简单绕组
▪ 嵌入4个元件（线圈）
第1个元件嵌入到1号槽和5号槽 第2个元件嵌入到2号槽和6号槽 第3个元件嵌入到3号槽和7号槽 第4个元件嵌入到4号槽和8号槽
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一个电枢槽内放上下2个元件
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绕组的基本形式
▪ 直流电机电枢绕组有2种基本形式（双层）： 单叠绕组 单波绕组
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单叠绕组的联结规律
▪ 单叠绕组的特点：元件的两个端子连接在相邻的 两个换向片上。
▪ 单叠绕组的所有的相邻元件依次串联，即后一元 件的首端与前一元件的末端连在一起，接到一个 换向片上。最后一个元件末端与第一个元件首端 连接在一起，形成一个闭合回路。
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▪ 根据上面3张图，解释下面几个问题： ▪ 1. 16槽 单叠绕组展开图中 ，哪些部分是电枢的
（能移动的）？那些是静止的？ ▪ 2. 16槽 单叠绕组展开图中 ，槽中元件边（上元
件边和下元件边）的电流方向和磁极之间存在什 么样关系？ ▪ 3 “16槽单叠绕组 瞬时绕组电路图” 和 “16槽 单叠绕组展开图” 说明为什么绕组是闭合的？整 个闭合回路中会不会产生环流？如果产生环流， 会有什么样的后果。
▪ 联结规律： ▪ （1）同一元件的两个出线端分别接至相邻的
换向片上； ▪ （2）相邻的两个元件接至相邻的换向片上。
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3.4 8槽的双叠绕组
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8槽的双叠绕组
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▪ 了解了8槽绕组的情况，能不类推出16槽的 单叠绕组的情况？它们之间有没有什么差 别？
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单叠绕组 瞬时绕组电路图
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分析
▪ 1 那些部分是电枢的（能移动的）？那些 是静止的？
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3.1 简单绕组的缺点
▪ 电动机：
虽然有很多线圈元件都在切割磁力 线，但是只有通过电流的那个元件 能产生电磁转矩。
▪ 发电机：
每个切割磁力线的线圈元件都能产 生感应电动势，但是只有和外部电 路相接触的元件才能将其产生的产 生感应电动势引出。
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▪ 简单绕组每时每刻 只有一个线圈通电。
▪ 我们是否可以改变 绕组在槽中的布线 方式来提高效率呢？
▪ 2 槽中元件的电流方向和磁极之间的关系？ ▪ 3 为什么绕组要闭合呢？ ▪ 4一个N极突然失去励磁，会发生什么事故？
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问题
▪ 绘制 16槽 “单叠绕组展开图”和 “瞬时 绕组电路图”
▪ 16槽单叠绕组连接顺序表如下图所示：
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▪ 16槽 单叠绕组展开图下图所示：
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▪ 16槽单叠绕组 瞬时绕组电路图 如下图所示：
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单波绕组
▪ 联结规律： 把上层边同一类型磁极下（N极或S极）
的元件通过换向片依次相连构成支路。
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作业 2题
▪ 1. 一台直流发电机，其额定功率PN=160kw， 额定电压UN=220V，额定效率N =90％， 额定转速nN=1500r／min，求该发电机的输 入功率、额定电流及额定输出转矩各是多 少？要求绘制出发电机的能量流图。
提要 ▪ 第三节 直流电机的绕组
3.1 简单8槽单层绕组 3.2 改进的8槽单层绕组 3.3 8槽双叠绕组 3.4 16槽双叠绕组
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先把这张“8槽电枢未嵌入绕组图” copy下来，待会一起画单叠绕组图
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先把这张“8槽电枢未嵌入绕组图” copy下来，待会一起画双叠绕组图
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直流电机的工作原理（复习）
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直流电机的 绕组名称
▪ 电枢表面上均匀分布的槽内嵌放着许多线 圈，这些线圈按照一定的规律连接起来， 构成直流电机的电枢绕组。
▪ (1)一个线圈是绕组的一个单元，称为元件。
▪ (2)极距：相邻两主极之间的距离，用 表
示。
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▪ 短距线圈 ▪ 等距线圈 ▪ 长距线圈 ▪ 哪种线圈能获得的电势最大？
.
▪ 4. 参考“16槽单叠绕组 瞬时绕组电路图” 和 “16槽 单叠绕组展开图” ，如果“16 槽 单叠绕组展开图” 中，最左边的那个N 极的极性突然消失， “16槽单叠绕组 瞬时 绕组电路图”中，哪些元件中的电流会发 生变化（要指明元件边槽号，如“1号元件 5号槽的下元件边”）？根据上面的分析说 明其对整个电路带来的影响。
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▪ 2 右面的绕组采 取整矩绕组的形 式布线，如果采 用单叠绕组，要 求A.计算参数Y1， Yk，B.绘制单叠 绕组展开图，C. 绘制8槽的单叠绕 组
.
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3.2 改进的简单绕组（单层）
▪ 同样是刚才有8个空槽的 电枢，为了让电路能同时 通过多个线圈，我们将相 邻元件的首末端焊接到一 个换向片上。
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3.2 单层绕组展开图
.
单层绕组还有没有改进方案呢？
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3.2 单层绕组画法 单层整距绕组元件应该如何嵌入槽中
呢？
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8槽的单叠绕组
.长距绕组.Fra bibliotek区别？
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▪(3) 线圈的节距: 同一线圈的两个 元件边之间的间距, 用 y 1 表示;
(4) 换向器的节距:同一线圈的两 个出线端所接换向片之间的距离, 用y k 表示; ▪ (5) 单、双层绕组: 根据同一槽内放置的 线圈边划分；单层绕组每个槽内仅放置 一层元件边;而双层绕组每个槽内则放 置两层元件边。
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3.1 简单绕组
▪ 嵌入4个元件（线圈）
第1个元件嵌入到1号槽和5号槽 第2个元件嵌入到2号槽和6号槽 第3个元件嵌入到3号槽和7号槽 第4个元件嵌入到4号槽和8号槽
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一个电枢槽内放上下2个元件
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绕组的基本形式
▪ 直流电机电枢绕组有2种基本形式（双层）： 单叠绕组 单波绕组
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单叠绕组的联结规律
▪ 单叠绕组的特点：元件的两个端子连接在相邻的 两个换向片上。
▪ 单叠绕组的所有的相邻元件依次串联，即后一元 件的首端与前一元件的末端连在一起，接到一个 换向片上。最后一个元件末端与第一个元件首端 连接在一起，形成一个闭合回路。
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▪ 根据上面3张图，解释下面几个问题： ▪ 1. 16槽 单叠绕组展开图中 ，哪些部分是电枢的
（能移动的）？那些是静止的？ ▪ 2. 16槽 单叠绕组展开图中 ，槽中元件边（上元
件边和下元件边）的电流方向和磁极之间存在什 么样关系？ ▪ 3 “16槽单叠绕组 瞬时绕组电路图” 和 “16槽 单叠绕组展开图” 说明为什么绕组是闭合的？整 个闭合回路中会不会产生环流？如果产生环流， 会有什么样的后果。
▪ 联结规律： ▪ （1）同一元件的两个出线端分别接至相邻的
换向片上； ▪ （2）相邻的两个元件接至相邻的换向片上。
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3.4 8槽的双叠绕组
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8槽的双叠绕组
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▪ 了解了8槽绕组的情况，能不类推出16槽的 单叠绕组的情况？它们之间有没有什么差 别？
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单叠绕组 瞬时绕组电路图
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分析
▪ 1 那些部分是电枢的（能移动的）？那些 是静止的？
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3.1 简单绕组的缺点
▪ 电动机：
虽然有很多线圈元件都在切割磁力 线，但是只有通过电流的那个元件 能产生电磁转矩。
▪ 发电机：
每个切割磁力线的线圈元件都能产 生感应电动势，但是只有和外部电 路相接触的元件才能将其产生的产 生感应电动势引出。
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▪ 简单绕组每时每刻 只有一个线圈通电。
▪ 我们是否可以改变 绕组在槽中的布线 方式来提高效率呢？
▪ 2 槽中元件的电流方向和磁极之间的关系？ ▪ 3 为什么绕组要闭合呢？ ▪ 4一个N极突然失去励磁，会发生什么事故？
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问题
▪ 绘制 16槽 “单叠绕组展开图”和 “瞬时 绕组电路图”
▪ 16槽单叠绕组连接顺序表如下图所示：
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▪ 16槽 单叠绕组展开图下图所示：
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▪ 16槽单叠绕组 瞬时绕组电路图 如下图所示：
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单波绕组
▪ 联结规律： 把上层边同一类型磁极下（N极或S极）
的元件通过换向片依次相连构成支路。
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作业 2题
▪ 1. 一台直流发电机，其额定功率PN=160kw， 额定电压UN=220V，额定效率N =90％， 额定转速nN=1500r／min，求该发电机的输 入功率、额定电流及额定输出转矩各是多 少？要求绘制出发电机的能量流图。
提要 ▪ 第三节 直流电机的绕组
3.1 简单8槽单层绕组 3.2 改进的8槽单层绕组 3.3 8槽双叠绕组 3.4 16槽双叠绕组
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先把这张“8槽电枢未嵌入绕组图” copy下来，待会一起画单叠绕组图
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先把这张“8槽电枢未嵌入绕组图” copy下来，待会一起画双叠绕组图
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直流电机的工作原理（复习）
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直流电机的 绕组名称
▪ 电枢表面上均匀分布的槽内嵌放着许多线 圈，这些线圈按照一定的规律连接起来， 构成直流电机的电枢绕组。
▪ (1)一个线圈是绕组的一个单元，称为元件。
▪ (2)极距：相邻两主极之间的距离，用 表
示。
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▪ 短距线圈 ▪ 等距线圈 ▪ 长距线圈 ▪ 哪种线圈能获得的电势最大？
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▪ 4. 参考“16槽单叠绕组 瞬时绕组电路图” 和 “16槽 单叠绕组展开图” ，如果“16 槽 单叠绕组展开图” 中，最左边的那个N 极的极性突然消失， “16槽单叠绕组 瞬时 绕组电路图”中，哪些元件中的电流会发 生变化（要指明元件边槽号，如“1号元件 5号槽的下元件边”）？根据上面的分析说 明其对整个电路带来的影响。
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▪ 2 右面的绕组采 取整矩绕组的形 式布线，如果采 用单叠绕组，要 求A.计算参数Y1， Yk，B.绘制单叠 绕组展开图，C. 绘制8槽的单叠绕 组
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3.2 改进的简单绕组（单层）
▪ 同样是刚才有8个空槽的 电枢，为了让电路能同时 通过多个线圈，我们将相 邻元件的首末端焊接到一 个换向片上。
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3.2 单层绕组展开图
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单层绕组还有没有改进方案呢？
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3.2 单层绕组画法 单层整距绕组元件应该如何嵌入槽中
呢？
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8槽的单叠绕组
.长距绕组.Fra bibliotek区别？
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▪(3) 线圈的节距: 同一线圈的两个 元件边之间的间距, 用 y 1 表示;
(4) 换向器的节距:同一线圈的两 个出线端所接换向片之间的距离, 用y k 表示; ▪ (5) 单、双层绕组: 根据同一槽内放置的 线圈边划分；单层绕组每个槽内仅放置 一层元件边;而双层绕组每个槽内则放 置两层元件边。