直流電動機工作原理與結(jié)構(gòu)

1、直流電動機工作原理與結(jié)構(gòu)直流電動機工作原理與結(jié)構(gòu)               圖1 直流電動機模型    圖1是一個最簡單的直流電動機模型。在一對靜止的磁極N和S之間，裝設(shè)一個可以繞Z-Z'軸而轉(zhuǎn)動的圓柱形鐵芯，在它上面裝有矩形的線圈abcd。這個轉(zhuǎn)動的部分通常叫做電樞。線圈的兩端a和d分別接到叫做換向片的兩個半圓形銅環(huán)1和2上。換向片1和2之間是彼此絕緣的，它們和電樞裝在同一根軸上，可隨電樞一起轉(zhuǎn)動。A和B是兩個固定不動的碳質(zhì)

2、電刷，它們和換向片之間是滑動接觸的。來自直流電源的電流就是通過電刷和換向片流到電樞的線圈里。          圖2 換向器在直流電機中的作用    當電刷A和B分別與直流電源的正極和負極接通時，電流從電刷A流入，而從電刷B流出。這時線圈中的電流方向是從a流向b，再從c流向d。我們知道，載流導體在磁場中要受到電磁力，其方向由左手定則來決定。當電樞在圖7-5（a）所示的位置時，線圈ab邊的電流從a流向b，用表示，cd邊的電流從c流向d，用表示。根據(jù)左手定則可以判斷出，ab邊受力的方向是從

3、右向左，而cd邊受力的方向是從左向右。這樣，在電樞上就產(chǎn)生了反時針方向的轉(zhuǎn)矩，因此電樞就將沿著反時針方向轉(zhuǎn)動起來。    當電樞轉(zhuǎn)到使線圈的ab邊從N極下面進入S極，而cd邊從S極下面進入N極時，與線圈a端聯(lián)接的換向片1跟電刷B接觸，而與線圈d端聯(lián)接的換向片2跟電刷A接觸，如圖2（b）所示。這樣，線圈內(nèi)的電流方向變?yōu)閺膁流向c，再從b流向a，從而保持在N極下面的導體中的電流方向不變。因此轉(zhuǎn)矩的方向也不改變，電樞仍然按照原來的反時針方向繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。由此可以看出，換向片和電刷在直流電機中起著改換電樞線圈中電流方向的作用。    圖1所示的直

4、流電動機，只有一匝線圈，它所受到的電磁力是很小的，而且有較大的脈動。如果由直流電源流入線圈的電流大小不變，磁極磁密在垂直于導體運動方向的空間按正弦規(guī)律分布，電樞為勻速轉(zhuǎn)動時，此電機有電流和磁場產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩隨時間變化的波形，如圖3所示。由圖可以看出，轉(zhuǎn)矩是變化的，除了平均轉(zhuǎn)矩外，還包含著交變轉(zhuǎn)矩。為了克服這些缺點，實際的電動機都是由很多匝線圈組成，并且按照一定的聯(lián)接方法分布在整個電樞表面上，通常稱為電樞繞組。隨著線圈數(shù)目的增加，換向片的數(shù)目也相應(yīng)地增多，由許多換向片組合起來的整體叫做換向器。         

5、60;     圖3 平均電磁轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生    由上可知，直流電動機工作時，首先需要建立一個磁場，它可以由永久磁鐵或由直流勵磁的勵磁繞組來產(chǎn)生。由永久磁鐵構(gòu)成磁場的電動機叫永磁直流電動機。對由勵磁繞組來產(chǎn)生磁場的直流電動機，根據(jù)勵磁繞組和電樞繞組的聯(lián)接方式的不同，分為他勵電動機、并勵電動機、串勵電動機、復(fù)勵電動機。他勵電動機是電樞與勵磁繞組分別用不同的電源供電，如圖4（a）所示，永磁直流電動機也屬于這一類。并勵電動機是指由同一電源供電給并聯(lián)著的電樞和勵磁繞組，如圖4（b）所示。串勵電動機的勵磁繞組和電樞繞組相串聯(lián)，

6、串勵繞組中通過的電流和電樞繞組的電流大小相等，如圖4（c）所示。復(fù)勵電動機是既有并勵繞組又有串勵繞組，并勵繞組和串勵繞組的磁勢可以相加，也可以相減，前者稱為積復(fù)勵，后者稱為差復(fù)勵，如圖4（d）所示。       圖4 直流電動機按勵磁分類接線圖（a）他勵 （b）并勵 （c）串勵 （d）復(fù)勵直流電動機工作原理與結(jié)構(gòu)    近幾十年來，隨著永磁材料的發(fā)展，尤其是稀土永磁的相繼問世，其磁性能有了很大提高。與電勵磁電機相比，永磁電機，特別是稀土永磁電機具有結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠；體積小，重量輕；損耗小，效率高；電機的

7、形狀和尺寸可以靈活多樣等顯著優(yōu)點。本節(jié)主要敘述串勵式雙轉(zhuǎn)直流電動機。     1-前支承 2磁系統(tǒng)線圈 3后支承 4電樞 5軸承          圖5 電動機原理結(jié)構(gòu)1-轉(zhuǎn)子軸承 2滑環(huán) 3換向器電刷 4磁系統(tǒng) 5電樞 6磁系統(tǒng)軸承 7外軸8內(nèi)軸 9磁繞組 10殼體 11換向器 12滑環(huán)電刷           圖6 電動機結(jié)構(gòu)簡圖   

8、;  圖5所示。電動機裝在支承座或殼體內(nèi)，電動機在其上轉(zhuǎn)動。而電動機通過支承座（或殼體）固定.    電動機本體由磁系統(tǒng)、轉(zhuǎn)子（電樞）、換向器、電刷等組成。圖4是有外殼的串勵式電動機剖面簡圖。    磁系統(tǒng)是用以產(chǎn)生磁場的，當電樞的磁通在此磁場內(nèi)相互作用時，產(chǎn)生作用力矩及反作用力矩，使電樞和磁系統(tǒng)轉(zhuǎn)動，并且二者轉(zhuǎn)動方向相反。磁系統(tǒng)由鐵心和激磁繞組組成。磁系統(tǒng)有主磁極和輔助磁極兩部分。主磁極的作用是產(chǎn)生磁場，磁極的磁通即由繞在其上的繞組線圈所產(chǎn)生。輔助磁極的功用是產(chǎn)生補充磁通，以改善換向性能。因為當電樞繞組中的線圈電

9、流在換向時，與線圈相聯(lián)的換向片同電刷之間會產(chǎn)生火花。為了減少火花，改善換向性能，通常在兩主極之間均裝有一輔助磁極，也可稱換向磁極。    電樞也是用來產(chǎn)生磁通的，它由電樞鐵心和繞組線圈組成。電樞鐵心作為磁的通路及嵌放電樞繞組之用。當電樞在磁場中旋轉(zhuǎn)時，鐵心中的磁通方向不斷變化，因而也會產(chǎn)生渦流及磁滯損耗，為了減少渦流損耗，電樞鐵心一般用0.5或0.35mm厚的涂有絕緣漆的硅鋼片迭壓而成。電樞繞組是由許多個完全相同的繞組元件按一定的規(guī)律聯(lián)接起來所組成。繞組元件一般就是一個線圈，它的兩個線端分別接到換向器的兩個換向片上，各元件是在換向片上相互聯(lián)接起來的。 換向器是電動

10、機的整流部分，它是用來向旋轉(zhuǎn)電樞供電和向各段繞組分配電流的。電樞繞組內(nèi)流過的是交變電流，而外電路是直流電，換向器即是將電源提供的直流電轉(zhuǎn)換為電樞繞組中的交變電流，使電動機工作時始終按一個方向連續(xù)旋轉(zhuǎn)。    電刷是用以將轉(zhuǎn)動的磁系統(tǒng)和電樞與外線路過程回路系統(tǒng)。魚雷雙轉(zhuǎn)電動機有兩組電刷。一組與滑環(huán)接觸，滑環(huán)與磁系統(tǒng)一起轉(zhuǎn)動，而電刷固定不動。另一組電刷裝在磁系統(tǒng)上，與隨同電樞軸一起轉(zhuǎn)動的換向器接觸。                 圖7 電動機的線路圖    圖5是電動機的線路圖，由電源出來的電流所經(jīng)過