直流电机1
直流电动机第一章第2节

• 第六步:放置电刷。在展开图中,直流电机的电 刷与换向片的大小相同,电刷数与主磁极数相同, 放置电刷时应使正负电刷间的感应电动势最大, 或被电刷短路的元件感应电动势最小。当把电刷 放置在主磁极的几何中心线处,被电刷短路元件 的感应电动势为零,同时正负电刷间的电动势也 最大。电枢按图示方向转动,电刷间的电动势方 向根据右手定则可判定为A1、A2为正,B1、B2 为负。单迭绕组的完整展开图见图1.12。 • 在实际生产过程中,直流电机电刷的实际位置是 电机制造好后通过实验的方法确定的。
原理:串联电阻分压比变化。 如图1.20所示,正常时线圈电阻 较小,可变电阻R电压降大,电压表指 示值较小。若线圈出现断路故障,所 有电压均降落在线圈上,电压表指示 为电源电压值,故能判断故障在线圈。
• 因此,由上式可得换向节距为 • K 1 yk • (1-10) P • 在上式中,正负号的选择首先应满足使yK为整 数,其次考虑选择负号。选择负号时的单波绕组 称为左行绕组,左行绕组端部迭压少。单波绕组 的合成节距与换向节距相同,即第二节距y2 • y2 y1 y • (1-11)
绕组画法和节距
电枢绕组大多做成双层绕组,将线圈的一个有 效边放在槽的上层,称做上层边(画成实线);另 一个有效边放在有一定距离的另一槽的下层,称做 下层边(画成虚线),如图1.11所示。
图1.11 绕组画法和节距
1.2 直流电机的电枢绕组
电枢绕组的线圈数和换向片数、槽数之间应 有如下的关系:因为每一个线圈有两个边,而每 一换向片总是把一个线圈的尾端与紧跟的另一个 线圈的首端焊接在一起,因此,线圈数与换向片 数相等;如果电枢铁心每个槽内只安排一个上层 边和一个下层边(称为一个单元槽),这样,线 圈数又与单元槽数相等。由此可知,一台直流电 机的线圈数S与换向片数K、槽数Z之间有如下关 系 S=K=Z (1-3)
直流电机的工作原理

直流电机的工作原理
直流电机是一种将直流电能转换为机械能的电动机。
它由一个主磁极和一个旋转的线圈组成,通过施加直流电流来产生磁场,进而驱动电机转动。
当直流电流通过主磁极时,产生的磁场会与线圈的磁场相互作用。
根据洛伦兹力原理,当线圈中的电流与磁场垂直时,会受到一个力的作用,导致线圈开始旋转。
具体来说,当线圈通电时,通过线圈的电流会产生一个磁场。
如果线圈的形状或者绕组方式是螺线形,那么产生的磁场会比较均匀。
主磁极上也有一个恒定的磁场。
当线圈与主磁极的磁场相互作用时,就会产生一个力,使得线圈开始旋转。
根据电流的方向不同,线圈可能会顺时针旋转或逆时针旋转。
为了保持电机的连续旋转,需要不断地改变线圈中电流的方向。
通常使用一个称为换向器的装置来完成这个任务。
换向器会在线圈旋转到一定角度时,改变电流的方向,使其继续受到力的作用,推动电机持续旋转。
总的来说,直流电机的工作原理是通过电流在磁场中产生的相互作用力,将电能转换为机械能,实现电机的旋转运动。
第1章 直流电机的结构与工作原理

(3)额定电流IN 指在额定情况下,电机流出或流入的电流,单位为A 。 直流发电机额定电流为 直流电动机额定电流为
1.3 直流电机的铭牌数据及主要系列
同直流发电机相同,实际的直流电动机的电枢并非单一线圈,磁极也并非一对。
*
电枢绕组是直流电机的核心部分。无论是发电机还是电动机,感应电动势和电磁转矩都在电枢绕组中产生,电枢绕组是实现机电能量转换的枢纽,电枢绕组的名称由此而来,并为此把直流电机的转子称为电枢。
1.2.1 基本知识
第一章 直流电机的结构与工作原理
1.2直流电机的电枢绕组
1.3直流电机的铭牌数据及主要系列
1.1直流电机的结构与工作原理
*
1.1 直流电机的结构与工作原理
1.1.1 直流电机的结构
电枢铁芯
电枢绕组
换向磁极
主磁极
电刷装置
机座
端盖
定子
转子
换向器
转轴
轴承
直 流 电 机
*
1.1 直流电机的结构与工作原理
1.2 直流电机的电枢绕组
*
单叠绕组是指元件的首端和末端分别接到相邻的两片换向片上,下一个元件叠在前一个元件之上。
1.单叠绕组的链接规律 绘制展开图的步骤是: 第一步:计算绕组的各节距。包括 、y、y1。 第二步:画槽、画元件,按顺序编号。每槽用两条短线表示,实线表示上层,虚线表示下层。注意:实线上的标号既表示槽号又表示元件号,同时还表示该元件的上层边所在的位置。
1.1 直流电机的结构与工作原理
*
2. 直流电动机工作原理
把电刷A、B接到直流电源上,电刷A接正极,电刷B接负极。此时电枢线圈中将电流流过。如右图。
直流电动机是将电能转变成机械能的旋转机械。
直流电机介绍

一、直流电机的磁路
图1.16 直流电机空载时的磁场分布示意图 1— 极靴;2—极身;3—元子磁轭;
4—励磁绕组;5—气隙;6—电枢齿;7—电枢磁轭
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)。
N
A
If0 If
0
I fN F f 0 IN
图1.18 电机的磁化曲线
§1.3.2 直流电机负载时的磁场
负载时的气隙磁场将由励磁磁通势和电枢磁通势共同作 用所建立。
一、电枢磁通势和电枢磁场
图1.2 直流发电机原理模型
Hale Waihona Puke 从图看出,和电刷 A接触的导体永远位于 N极 下,同样,和电刷 B接触的导体永远位于S 极下。因 此,电刷 A始终有正极性,电刷 B始终有负极性, 所以电刷端能引出方向不变的但大小变化的脉振电 动势。如果电枢上线圈数增多,并按照一定的规律 把它们连接起来,可使脉振程度减小,就可获得直 流电动势。这就是直流发电机的工作原理。
长期过载或欠载运行都不好。为此选择电机时 ,应根据负载的要求,尽量让电机工作在额定状 态。
直流电动机的铭牌举例
§1.2
§1.2.1 直流电枢绕组基本知识 §1.2.2 单迭绕组 §1.2.3 单波绕组简介
§1.2.1 直流电枢绕组基本知识
电枢绕组是直流电机的一个重要部分,电机中机电能量的转换就是通 过电枢绕组而实现的,所以直流电机的转子也称为电枢。
直流电机的分类

直流电机的分类直流电机是一种将直流电能转换为机械能的设备,广泛应用于工业生产、交通运输、家用电器等领域。
根据不同的特点和应用需求,直流电机可以分为多种分类。
本文将详细介绍直流电机的几种常见分类。
1. 按励磁方式分类1.1 永磁直流电机(Permanent Magnet DC Motor)永磁直流电机是利用永磁体产生恒定磁场的直流电机。
它具有结构简单、起动扭矩大、响应快等优点,广泛应用于家用电器、办公设备等领域。
根据永磁体的材料不同,永磁直流电机又可分为硬磁材料和软磁材料两种类型。
1.2 励磁直流电机(Separately Excited DC Motor)励磁直流电机是通过外部提供励磁电源来产生磁场的直流电机。
它具有调速范围广、稳态性能好等特点,常用于工业自动化控制系统中。
1.3 刷激励直流电机(Brush Excitation DC Motor)刷激励直流电机是利用刷子和电枢之间的接触产生激励电流的直流电机。
它具有结构简单、成本低廉等优点,但刷子与电枢之间的摩擦容易产生火花,寿命较短。
刷激励直流电机在一些特定场合中被替代。
2. 按电枢绕组连接方式分类2.1 直流串联电机(Series DC Motor)直流串联电机是将电枢绕组与励磁绕组串联连接的直流电机。
它具有起动扭矩大、转速随负载变化较小等特点,常用于起动扭矩要求较高的场合,如起重机、风力发电等。
2.2 直流并联电机(Shunt DC Motor)直流并联电机是将电枢绕组与励磁绕组并联连接的直流电机。
它具有转速稳定、调速范围广等特点,常用于需要稳定转速和调速性能较好的场合,如印刷机、纺织设备等。
2.3 直流复合绕组电机(Compound DC Motor)直流复合绕组电机是将电枢绕组与串联励磁绕组和并联励磁绕组相结合的直流电机。
根据串联励磁绕组和并联励磁绕组的连接方式不同,直流复合绕组电机又可分为串励复合绕组电机和并励复合绕组电机两种类型。
第1章 直流电机的基础知识

C m = 9.55C e
直流电动机额定转矩:
TN
PN = 9 . 55 nN
TN:额定转矩(N.m) PN:额定功率(W) nN:额定转速(r/min)
补充:直流电动机中,转子旋转起来会切割磁力线,产生感 补充 应电动势,这被称为电枢电动势Ea,判断它的方向与电源输 入的电流方向相反,称为反电动势 直流发电机中,电枢绕组中有了感应电流,在磁场中又 会受到电磁力的作用,电磁力所形成的电磁转矩T与转子的 运动方向相反,阻碍运动,被称为制动转矩(或阻转矩) 在工作原理中重要的两个参数的不同作用 : 直流电动机 直流发电机 T 驱动转矩 阻转矩 Ea 反电动势 相当于直流电源
1.2 直流电机的励磁方式和铭牌
一、直流电机的励磁方式 1.励磁方式:直流电机的励磁绕组的供电方式。 2.直流电机种类:按励磁方式分为有(1)他励直流电机; (2)并励直流电机;(3)串励直流电机;(4)复励直流 电机等四种。
二、直流电机的铭牌 每台直流电机的机座上都有一个铭牌,其上标有电机型 号和各项额定值,用以表示电机的主要性能和使用条件。
2.直流电动机输入的电功率为: P1=UIa=(Ea+IaRa)Ia=EaIa+Ia2Ra=Pm+ Pcu 上式说明:输入的电功率一部分被电枢绕组消耗 (电枢铜损)一部分转换成机械功率(电磁功率)。 3.直流电动机输出的机械功率为: P2=Pm-PFe-Pem-PS=Pm-P0-PS=P1-∑P 4.直流电动机的效率为:
3、电机的特点: 可逆性——看外部条件 ,发电机一般接负载;电 动机一般接电源。
4、直流电机转子电动势 1)概念 转子电动势:转子绕组切割磁力线而产生的感应电动势。 2)表达式 每根导体的感应电动势: e = BLv e:感应电动势(V) B:电磁感应强度(T) L:每根导体的有效长度(m) v:转子转动线速度(m/s)
第1章直流电机

1.1 直流电机的基本工作原理与结构 1.2 直流电机电枢绕组简介 1.3 直流电机的电枢反应 1.4 直流电机的电枢电动势和电磁转矩 1.5 直流电机的换向 1.6 直流发电机 1.7 直流电动机
思考题与习题
第1章 直流电机
1.1 直流电机的基本工作原理和结构
测速
电源
励磁机 伺服
第1章 直流电机
合成磁势曲线
饱和时磁阻 不为常数不 能简单叠加
电枢磁场磁通 密度分布曲线
Bx
主磁场的 磁通密度 分布曲线
B0 x
Bax
不饱和两条曲线逐点叠 加后得到负载时气隙磁 场的磁通密度分布曲线
物理中性线偏离几何中性线
第1章 直流电机
二、当电刷不在几何中性线上时
电刷从几何中性线偏 移 角,电枢磁动势 轴线也随之移动 角,如图(a)(b)所示。
第1章 直流电机
1.1.1 直流电机的主要结构
第1章 直流电机
直流电机截面图
第1章 直流电机
直流电机主磁极
第1章 直流电机
换向极
换向极是安装 在两相邻主磁 极之间的一个 小磁极,它的 作用是改善直 流电机的换向 情况,使电机 运行时不产生 有害的火花。
第1章 直流电机
电刷装置
电刷装置—— 电刷装置是电 枢电路的引出 (或引入)装 置
电机运行时,所有物理量与额定值相同——电机运 行于额定状态。电机的运行电流小于额定电流——欠载 运行;运行电流大于额定电流——过载运行。长期欠载 运行将造成电机浪费,而长期过载运行会缩短电机的使 用寿命。电机最好运行于额定状态或额定状态附近,此 时电机的运行效率、工作性能等比较好。
第1章 直流电机
第1章 直流电机
直流电机工作原理简述

直流电机工作原理简述
直流电机是一种常见的电动机,工作原理是利用直流电流通过电枢产生磁场,与永磁体的磁场作用而旋转。
其主要构成部分包括电枢和永磁体。
电枢是电机的转子,由许多绕组组成。
当直流电流通过电枢绕组时,产生的磁场与永磁体的磁场相互作用,产生力矩。
这个力矩使得电机转子开始旋转。
永磁体是电机的定子,由永磁材料制成。
永磁体产生的磁场始终保持不变,使得电枢受力始终保持方向一致,使电机保持正常运转。
通过改变直流电流的方向或大小,可以控制电枢的磁场与永磁体的相互作用关系,从而实现电机的转速和方向的控制。
总结来说,直流电机工作的原理是通过利用直流电流在电枢绕组中产生的磁场与永磁体的磁场相互作用,产生力矩从而驱动电机旋转。
通过控制电流的方向和大小,可以控制电机转速和方向。
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1-1 直流电机的工作原理
直流发电机工作原理图
1-1 直流电机的工作原理
导体(线圈边)ab处于N极下时A+B直流发电机原理图1
1-1 直流电机的工作原理
导体(线圈边)ab处于S极下时A+B直流发电机原理图2
1-1 直流电机的工作原理
三、直流电动机的原理
1.将直流电源通过电刷和换向器接入电枢绕组,使电 枢导体有电流流过。
电机学
第二篇 直流电机
第二篇 直流电机
直流电机是电机的主要类型之一。一台直流电 机既可作为发电机使用,也可作为电动机使用。
用作发电机可以获得 直流电源,用作电动机, 由于其具有良好的调速性 能,在许多调速性能要求 较高的场合,得到广泛使 用。
第二篇 直流电机
一、直流电机的用途
作电源用: 发电机 作动力用: 电动机 信号的传递:测速发电机
2.转子由电枢绕组、电枢铁心 、换向器、转轴、风 扇等组成。
1-2 直流电机的结构
直流电机结构图
1-2 直流电机的结构
1-2 直流电机的结构
1-2 直流电机的结构
直流电机剖面图
1-2 直流电机的结构
一、主磁极 主磁极的作用是建立主磁场。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。
1-2 直流电机的结构
电枢绕组示意图
1-2 直流电机的结构
八、换向器 在直流发电机中,换向器起整流作用;在直
流电动机中,换向器起逆变作用,因此换向 器是直流电机的关键部件之一。换向器由许 多具有鸽尾形的换向片排成一个圆筒,其间 用云母片绝缘,两端再用两个V形环夹紧而构 成,如图所示。
1-2 直流电机的结构
1-2 直流电机的结构
电枢铁心示意图
1-2 直流电机的结构
七、电枢绕组
电枢绕组由一定数目的电枢线圈按一定的规律连接 组成,它是直流电机的电路部分,也是感生电动势, 产生电磁转矩进行机电能量转换的部分。线圈用绝缘 的圆形或矩形截面的导线绕成,分上下两层嵌放在电 枢铁心槽内,上下层以及线圈与电枢铁心之间都要妥 善地绝缘,并用槽楔压紧。大型电机电枢绕组的端部 通常紧扎在绕组支架上。
1-2 直流电机的结构
主磁极
1-2 直流电机的结构
二、机 座
机座有两个作用,一是作为主磁极的一部 分;二是作为电机的结构框架。机座中作为 磁通通路那部分称为磁轭。机座一般用厚钢 板弯成筒形成。机座的两端装有端盖。
1-2 直流电机的结构
三、换向极
换向极是安装在两相邻主磁极之间的一个 小磁极,它的作用是改善直流电机的换向情 况,使电机运行时不产生有害的火花。换向 极结构和主磁极类似,是由换向极铁心和套 在铁心上的换向极绕组构成,并用螺杆固定 在机座上。
每个电枢线圈首端和尾端的引线,分别焊 入相应换向片的升高片内。小型电机常用塑 料换向器,这种换向器用换向片排成圆筒, 再用塑料通过热压制成。
1-2 直流电机的结构
换向器示意图
2.直流电动机的调速范围宽广,调速特性平滑。 3.直流电动机过载能力较强,起动和制动转矩
较大。 4.由于存在换向器,其制造复杂,价格较高。
第1章 直流电机的工作原理和结构
1-1 直流电机的工作原理 1-2 直流电机的结构 1-3 电枢绕组 1-4 直流电机的额定值
1-1 直流电机的工作原理
一、原理图
(物理模型图)
磁极对N,S不动 线圈(绕组)abcd 旋转 换向片1、2旋转 电刷及出线A、B不动
1-1 直流电机的工作原理
二、直流发电机原理(机械能→直流电能)
(1)定子(不动部件)上的励磁绕组通过直流电流 (称为励磁电流If )时产生恒定磁场(励磁磁场,主磁 场); ( 2 ) 原 动 机 带 动 电 枢 线 圈 旋 转 切 割 主 磁 场 B, 转 速 n(r/min); (3)电枢线圈的导体中将产生感应电势e=Blv; (4)通过换向器与电刷的作用,可以引出单向(直 流)的端电势eAB。
撑转子,将定、转子连为一体。同时端盖对 电机内部还起防护作用。
1-2 直流电机的结构
五、电刷装置
电刷装置是电枢电路的引出(或引入)装置,它由 电刷、刷握、刷杆和连线等部分组成,如图所示,电 刷是石墨或金属石墨组成的导电块,放在刷握内用弹 簧以一定的压力按放在换向器的表面,旋转时与换向 器表面形成滑动接触。刷握用螺钉夹紧在刷杆上。每 一刷杆上的一排电刷组成一个电刷组,同极性的各刷 杆用连线连在一起,再引到出线盒。刷杆装在可移动 的刷杆座上,以便调整电刷的位置。
1-2 直流电机的结构
换向极的个数一般与主磁极的极数相等, 在功率很小的直流电机中,也有不装换向极 的。换向极绕组在使用中是和电枢绕组相串 联的,要流过较大的电流,因此和主磁极的 串励绕组一样,导线有较大的截面。
1-2 直流电机的结构
换向极示意图
1-2 直流电机的结构
四、端 盖 端盖装在机座两端并通过端盖中的轴承支
伺服电动机
第二篇 直流电机
1.作电源用:直流发电机将机械能转化为直流电能; 2.作动力用:直流电动机将直流电能转化为机械能; 3.信号传递:直流测速发电机将机械信号转换为电信
号;直流伺服电动机将控制信号转换为机械信号。
图1 作电源用
图2 信号传递
第二篇 直流电机
二、直流电机的优缺点
1.直流发电机的电势波形较好,受电磁干扰的 影响小。
1-2 直流电机的结构
电刷装置示意图
1-2 直流电机的结构
六、电枢铁心
电枢铁心既是主磁路的组成部分,又是电枢绕组 的支撑部分,电枢绕组嵌放在电枢铁心的槽内。为减 少电枢铁心内的涡流损耗,铁心一般用厚0.5mm且冲 有齿、槽的型号为DR530或DR510的硅钢片叠压夹紧 而成,如下图所示。为改善通风,冲片可沿轴向分成 几段,以构成径向通风道。
2.电机内部有磁场存在。 3.载流的转子(即电枢)导体将受到电磁力f的作用
f=Blia。
4.所有导体产生的电磁力作用于转子,拖动机械负载 旋转。
1-1 直流电机的工作原理
直流电动机原理图
1-2 直流电机的结构
旋转电机都是由定子和转子两大部分组成
1.定子由主磁极(励磁绕组和主极铁心)、换向极 (绕组和铁心)、机座 、端盖 、电刷装置等组 成。
主磁极由主磁极铁心和套装在铁心上的励 磁绕组构成。主磁极铁心靠近转子一端的扩 大的部分称为极靴,它的作用是:
1-2 直流电机的结构
使气隙磁阻减小,改善主磁极磁场分布, 并使励磁绕组容易固定。为了减少转子转动 时由于齿槽移动引起的铁耗,主磁极铁心采 用1~1.5mm的低碳钢板冲压一定形状叠装固 定而成。主磁极上装有励磁绕组,整个主磁 极用螺杆固定在机座上。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。