励磁式直流电动机的结构

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。

励磁同步电动机结构原理
励磁同步电动机（Excited Synchronous Motor，ESM）是一种基于同步电机结构，通过外部励磁，将磁场与转子同步转动的电动机。

它主要由定子、励磁系统和转子三部分组成。

定子部分由永磁体或电磁线圈组成，一般采用三相交流电源供电，产生旋转磁场，实现电动机的运转。

励磁系统则是为转子提供旋转磁场所需的磁场源，通常使用直流电源和励磁线圈。

在励磁电流通入励磁线圈后，磁场会产生一定的磁势，形成一个磁极，作为转子磁场的来源。

转子部分是电动机的旋转部分，通常由铜线圈绕制而成。

在启动后，随着励磁电流的作用，转子磁场也开始转动，在与静态磁场同向的情况下，电机会保持同步运转。

另外，ESM还具备自动调节磁通的能力，不需要人为干涉，可通过转子磁场调节器自动控制。

ESM具有结构简单、效率高、功率因数较大、稳定性好以及调速范围广等特点。

但由于需要外部励磁，其初费和维护成本较高，适用范围相对于异步电机有一定限制。

在实际应用中，ESM可应用于直流发电机、各类空气压缩机、真空泵、卷扬机、油泵、水泵等领域。

直流电动机分类直流电动机是一种将直流电能转换为机械能的电机，广泛应用于各种领域。

根据不同的分类标准，直流电动机可以分为多种类型，本文将从不同的角度对直流电动机进行分类。

一、按照电源类型分类直流电动机根据其供电方式的不同，可以分为独立励磁直流电动机和串励直流电动机。

1. 独立励磁直流电动机独立励磁直流电动机是指通过外部电源为其励磁，使其产生磁场，进而工作的电动机。

该类型的电动机具有磁场稳定性好、调速范围宽等特点，适用于对调速性能要求较高的场合。

2. 串励直流电动机串励直流电动机是指其励磁线圈与电动机的电枢线圈串联在一起，共用同一电源的电动机。

该类型的电动机具有起动扭矩大、转速调节范围广等特点，适用于对起动性能要求较高的场合。

二、按照结构形式分类直流电动机根据其结构形式的不同，可以分为分别励磁直流电动机、复励磁直流电动机和永磁直流电动机。

1. 分别励磁直流电动机分别励磁直流电动机是指其励磁线圈与电动机的电枢线圈分别供电的电动机。

该类型的电动机结构简单、制造成本低、容易实现调速等特点，广泛应用于家用电器、办公设备等领域。

2. 复励磁直流电动机复励磁直流电动机是指其励磁线圈既可以与电动机的电枢线圈并联，也可以与电动机的电枢线圈串联的电动机。

该类型的电动机具有起动性能好、调速范围广等特点，适用于起动和调速性能要求较高的场合。

3. 永磁直流电动机永磁直流电动机是指其励磁采用永磁体，不需要外部励磁的电动机。

该类型的电动机具有结构简单、体积小、效率高等特点，广泛应用于电动车、家用电器等领域。

三、按照转子结构分类直流电动机根据其转子结构的不同，可以分为鼠笼式直流电动机和绕线式直流电动机。

1. 鼠笼式直流电动机鼠笼式直流电动机是指其转子由绕组和铁芯构成，绕组上的导线形状类似于老鼠的笼子，因此得名。

该类型的电动机结构简单、制造成本低、运行可靠等特点，广泛应用于电动工具、家用电器等领域。

2. 绕线式直流电动机绕线式直流电动机是指其转子由绕组构成，绕组上的导线形状为螺旋状。

（转子励磁型）直流电动机目前直流电机存在励磁线圈安装对称性强，布线复杂等缺点；为此设计出该型直流电动机，采用定子励磁，由于定子电磁感应磁场位于转子周围均匀分布，突破转子生产安装时的偶数对称性要求（可实现转子线圈为奇数均匀分布），且转子线圈安装更加简单化，使电机结构更趋简捷，适宜大（中）型动力电机组装。

该款设计为转子励磁型直流电动机，采用定子线圈励磁，根据电磁感应右手螺旋定则原理，当定子中线圈通过直流电时，定子上线圈产生感应电磁场，由定子磁轭均匀导磁，与转子励磁线圈中磁场相互作用产生磁力矩。

因转子线圈内的电磁场与定子中磁场相对反向，且定子磁力方向与转子轴心成45 角，由力学原理可知，能以最经济磁力产生切向分力，使切向磁力矩效率最大化，使电机转子旋转。

组装测试时只需将图示设计的转轴及定子磁轭固定在机座上即可，测试简单可行。

定子磁辄確线定子皐场定子礒猗（磁场回路）转子励礪电极S N”转子铁芯转子礒舗（励碰〉『子励磁红囲转子磁範（磁场回路）非转动部分（转子励絃型）直流电动机稳路及结构图附图3:（转子励磁）直流电动机磁场回路及结构剖视图Stil DD非导磁转子铁芯因 雯盘转子琏 场回路 （硅轲 片星》 非转励部分鑼位置.定子琏场 回路（硅 钢片层）、附图4:旌转力矩（切向分力）定子励磁銭圈电动机电磁力矩力学原理图定子緻辄抽向 分力磁力（径向45 度为最住角. 需最小磁力获 彳專畏经济易為（转子）转子磁 场回路 非转动部分定、转士 礪场回臨 共範圏非转动部分转子磁铤 转动部分（转子励磁型）直流电动机外观图（单侧图）（以下为转子自励型结构图）附图5:（转子自励型）直流电动机磁场回路及结构剖视图启动瑟铁 启动瑟铁定于瑙场 回路（硅 钢片軽磁路节卿子阖硅展车#■场—片非导磁转 于铁芯圉 定盘转子磁场回路共筑圈启动永磁片8型）直流电动机外观图（单侧图）（无刷转子自莎定子礒轨、磁线圈-------- ..定子礒场——-I启动磁场（永定子礒轨-（就適回路）—转子铁芯亠—转子磁純' 转子自励线圈转子内感应电流产生的琏场与定子磁场相反，感应电流依次传递形成自励电动势。

电机的励磁绕组1. 引言电机是现代工业中广泛应用的一种设备，它通过将电能转换为机械能来驱动各种机械装置。

电机的励磁绕组是电机中的重要部分，它通过产生磁场来实现能量转换。

本文将详细介绍电机的励磁绕组的原理、结构和应用。

2. 励磁绕组的原理励磁绕组是电机中产生磁场的部分，它通过流过其上的电流产生磁场。

根据不同类型的电机，励磁绕组可以采用直流或交流方式供电。

2.1 直流励磁绕组直流励磁绕组通常由大量匝数的导线组成，这些导线连接到直流电源上。

当直流电流通过导线时，会在导线周围产生一个稳定而强大的磁场。

这个磁场可以通过铁芯传递到整个电机中，从而实现能量转换。

2.2 交流励磁绕组交流励磁绕组通常由较少匝数的导线组成，这些导线连接到交流电源上。

由于交流电的特性，它会周期性地改变方向，从而产生一个交变的磁场。

这个交变的磁场可以通过铁芯传递到整个电机中，实现能量转换。

3. 励磁绕组的结构励磁绕组的结构根据不同类型的电机有所不同，但通常包括绕组、导线和绝缘材料等几个主要部分。

3.1 绕组励磁绕组通常由导线绕制而成，导线可以采用铜或铝等导电性良好的材料。

根据需要，导线可以采用不同粗细和截面积，以适应不同功率和电压等级的要求。

3.2 导线励磁绕组中使用的导线需要具备良好的导电性能和耐高温性能。

同时，在一些特殊环境下，如高湿度或腐蚀性气体环境中，还需要具备防腐蚀和防潮湿能力。

3.3 绝缘材料励磁绕组中使用的绝缘材料主要用于隔离导线之间以及导线与其他部件之间的电气接触。

绝缘材料需要具备良好的绝缘性能和耐高温性能，以确保电机正常运行并防止电击等安全问题。

4. 励磁绕组的应用励磁绕组在电机中起着至关重要的作用，它直接影响到电机的性能和效率。

以下是一些励磁绕组在不同类型电机中的应用示例：4.1 直流励磁绕组应用直流励磁绕组广泛应用于直流电动机、直流发电机和直流变压器等设备中。

通过调整直流励磁绕组中的电流大小，可以控制设备产生的磁场强度，从而实现对设备转速、输出功率等参数的调节。

简述直流电机的组成部分直流电机的结构应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，定子的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和感应电动势，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。

(一)定子(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。

铁心一般用0.5mm～1.5mm厚的硅钢板冲片叠压铆紧而成，分为极身和极靴两部分，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，既可以调整气隙中磁场的分布，又便于固定励磁绕组。

励磁绕组用绝缘铜线绕制而成，套在主磁极铁心上。

整个主磁极用螺钉固定在机座上，(2)换向极换向极的作用是改善换向，减小电机运行时电刷与换向器之间可能产生的换向火花，一般装在两个相邻主磁极之间，由换向极铁心和换向极绕组组成。

换向极绕组用绝缘导线绕制而成，套在换向极铁心上，换向极的数目与主磁极相等。

(3)机座电机定子的外壳称为机座。

机座的作用有两个：一是用来固定主磁极、换向极和端盖，并起整个电机的支撑和固定作用;二是机座本身也是磁路的一部分，借以构成磁极之间磁的通路，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)电刷装置电刷装置是用来引入或引出直流电压和直流电流的。

电刷装置由电刷、刷握、刷杆和刷杆座等组成。

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，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，调好以后加以固定。

(二)转子(1)电枢铁心电枢铁心是主磁路的主要部分，同时用以嵌放电枢绕组。

一般电枢铁心采用由0.5mm厚的硅钢片冲制而成的冲片叠压而成，以降低电机运行时电枢铁心中产生的涡流损耗和磁滞损耗。