直流电机的基本结构
第2章直流电动机
Ia2Ra (0.5 ~ 0.75)(1N )U N IN
Q Ia IN
Ra
(0.5
~
0.75)(1 PN UNIN
)UN IN
机电传动与控制
第二章 直流电动机
2.4.1 他励直流电动机的机械特性
4．机械特性的绘制
1）固有机械特性的绘制
(2) 求 KeN
额定运行条件Ra 下的反电势为：
EN
求出电枢电阻Ra 、KeφN 后，各种人为机械特性的绘制也就容易了。
Ra N
机电传动与控制
第二章 直流电动机
Ra N
机电传动与控制
第二章 直流电动机
Ra N
机电传动与控制
第二章 直流电动机
Ra N
机电传动与控制
第二章 直流电动机
2.4.2 串励直流电动机的机械特性 串励直流电动机的电路原理图如图2-19（a）所示，其最大特
直流电源接在电刷之间而使电流通入电枢线圈。当线 圈的有效边从N（S）极下转到S（N）极下时，其中电流的 方向必须同时改变，使电磁力的方向不变，即电磁转矩的 方向不变而使转子以n的转速旋转。
机电传动与控制
ej Bjlv
第二章 直流电动机
2.2 直流电动机的的工作原理
2．直流电动机的感应电动势和电磁转矩
2.3 直流电动机的额定参数
4．额定转速nN 额定转速是指在额定电压、额定电流和输出额定功率的情
况下运行时，直流电动机的旋转速度，单位为r/min（转/分）。 5．额定励磁电流IfN
额定励磁电流指直流电动机在额定状态时的励磁电流值， 单位为A（安培）。 6．额定励磁电压UfN
额定励磁电压指直流电动机在额定情况下工作时，励磁绕 组所加的电压，单位为V（伏） 7. 额定转矩
简述直流电机的基本结构
直流电机的基本结构直流电机是一种将电能转换为机械能的设备，广泛应用于各个领域，如工业生产、交通运输、家用电器等。
它由多个部件组成，每个部件都有着特定的功能，共同协作完成电能到机械能的转换过程。
下面将详细介绍直流电机的基本结构。
1. 定子定子是直流电机的固定部分，通常由绕组和磁芯组成。
绕组是由导线绕制而成，通过外部电源供给直流电流。
磁芯则是由磁性材料制成，用于集中磁场并提供磁通路径。
2. 转子转子是直流电机的旋转部分，通常由永磁体或者线圈组成。
当定子绕组通以直流电流时，在定子产生的磁场作用下，转子会受到力矩作用而旋转。
3. 端盖和轴承端盖位于直流电机两端，起到固定定子和转子的作用，并保护内部零件免受外界环境影响。
轴承则支撑转子并减少摩擦，使转子能够自由旋转。
4. 刷子和电刷刷子是直流电机中重要的零件，通常由碳材料制成。
它们与转子接触，并通过摩擦产生电刷间的电流传输。
电刷则是连接刷子和外部电源的导线，用于供给定子绕组电流。
5. 风扇风扇位于直流电机的一端，用于散热和冷却。
当直流电机运行时，会产生热量，为了保证其正常工作，需要通过风扇将热量散发出去。
6. 外壳外壳是直流电机的外部保护壳，通常由金属材料制成。
它起到保护内部零件的作用，并提供一个固定的安装位置。
7. 控制器控制器是直流电机系统中的重要组成部分，用于控制电机的运行状态和转速。
它可以根据输入信号调整输出电压和频率，以实现对直流电机的精确控制。
8. 其他附件除了上述基本零件外，直流电机还可能包括其他附件，如温度传感器、霍尔元件等，用于监测电机的工作状态和提供反馈信号。
直流电机的基本结构包括定子、转子、端盖和轴承、刷子和电刷、风扇、外壳、控制器以及其他附件。
这些部件共同协作，将电能转换为机械能，并实现对电机的精确控制。
直流电机在各个领域都有着广泛的应用前景，随着技术的不断发展，其结构和性能也在不断改进和完善。
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2．电磁转矩TM
电枢绕组中的电流和磁通相互作用，产生电磁力和 电磁转矩，其大小可用如下公式表示：
TKtIa
式中：T——电磁转矩（N·m）； Φ——对磁极的磁通（Wb）； Ia——电枢电流（A）； Kt——与电机结构有关的常数，Kt=9.55 Ke
3.2 直流他励电动机的机械特性
一、机械特性的一般形式
根据 0,n0、TN,nN
两点，就可作出他励直流电动机近似是机械特性曲线 nfT。
三、人为机械特性 人为机械特性是指人为地改变电动机电枢外加电压U和励磁磁
通Φ的大小以及电枢回路串接附加电阻Rad所得到的机械特性。
1. 电枢回路中串接附加电阻时的人为特性 U U N , N
n
Rad
If
U
Ia M E
3．3 直流他励电动机的启动特性
nN △n
决于 Rf、 Uf的大小，当 Rf、 Uf
的大小一定时, If为定值，即磁
△T
通为定值。
0
TN T
n 理想空载点 n0
nN △n
1. 理想空载转速： T=0时的转速称为理想空
载转速，用n0表示。 根据机械特性可知：
U
△T
n0 Ke
0
TN T
2. 机械特性硬度
为了衡量机械特性的平直程度，引进一个机械特性
直流发电机和直流电动机的电磁转矩的作用是不同的
发电机的电磁转矩是阻转矩，它与电枢转动的方向或 原动机的驱动转矩的方向相反。因此，在等速转动时， 原动机的转矩T1必须与发电机的电磁转矩T及空载损耗 转矩T0相平衡。
电动机的电磁转矩是驱动转矩，它使电枢转动。因此， 电动机的电磁转矩TM必须与机械负载转矩TL及空载损 耗转矩T0相平衡。
第五节直流电动机
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。
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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。
这是单迭绕组的重要特点之一。
单迭绕组的特点
• 元件的两个出线端连接于相邻两个换向片上。 • 并联支路数等于磁极数， 2a=2p; • 整个电枢绕组的闭合回路中， 感应电动势的总和为零，
电枢绕组
换向极
电刷装置 换向器
风扇 转轴
轴承
二、直流电机的工作原理
磁场定义
直流电机的物理模型
1 直流发电机的工作原理
（1）、换流过程
b
Aa
c
d
B
b
a
A
c
Bd
电势正方向：abcd B+,A-
电势正方向：电势正方向： dcba
B+,A-
c
Ad
b
a
B
（2）直流发电机运行时的几点结论
1. 电枢线圈内电势、电流方向是交流电； 2. 电刷间为直流电势。线圈中感应电势与电流方向一
2-2 柴油发电机型号和规格的选择
三、容量计算的原则：
1.柴油发电机的额定容量所供负荷的计算容量
2.柴油发电机的允许起动容量电动机有效起动容
量
柴油发电机额定容量(Sfe) ------主力发电功率(铭牌数据)
所供负荷的计算容量(SJ) ------发电机可能提供负荷的计算容量
柴油发电机允许起动容量(Sfq) ------发电机出口压降达20%时的允许起动容量(铭
转矩方向电：势方向：dcba 电势方向：
c
d
b
a
（2）直流电动机运行时的几点结论
电机学第三版知识点总结
电机学知识点总结直流电动机知识点1、直流电动机主要结构是定子和转子；定子主要包括定子铁心、励磁绕组、电刷。
转子主要包括转子铁心、电枢绕组、换向器.2、直流电动机通过电刷与换向器与外电路相连接。
3、直流电动机的工作原理:通过电刷与换向器之间的切换，导体内的电流随着导体所处的磁极性的改变而同时改变其方向，从而使电磁转矩的方向始终不变。
4、通过电刷和换向器将外部通入的直流电变成线圈内的交变电流的过程叫做“逆变”。
5、励磁方式分为他励式和自励式;自励式包括并励式、串励式和复励式。
(只考他励式和并励式，掌握他励式和并励式的图形)6、直流电机的额定值:①额定功率PN对于发电机额定功率指线端输出的电功率;对于电动机额定功率指轴上输出的机械功率。
②额定电压、额定电流均指额定状态下电机的线电压线电流。
7、磁极数=电刷数=支路数（2p=电刷数=2a，p为极对数，a为支路对数)8、空载时电极内的磁场由励磁绕组的磁动势单独作用产生，分为主磁通和漏磁通两部分。
9、电枢反应:负载时电枢磁动势对气隙主磁场的影响。
10、电刷位置是电枢表面电流分布的分界线。
11、交轴电枢反应的影响:①使气隙磁场发生畸变;②物理中线偏离几何中线;③饱和时具有一定的去磁作用。
12、电刷偏离几何中线时，出现直轴。
13、Ea=Cen Te=CTp Ia CT=9.55Ce14、发电机Ea=U+1aRa电动机U=Ea+IaRa15、他励发电机的特性（主要掌握外特性U=f(I) )曲线向下倾斜原因①U=Ea -IaRa;随着负载电流Ⅰ增大,电枢电阻压降IaRa随之增大，所以U 减小。
②交轴电枢反应产生一定的去磁作用;随着负载的增加,气隙磁通·和电枢电动势Ea 将减小,再加上IaRa的增大使电压的下降程度增大16、并励发电机自励条件:①电机的磁路中要有剩磁;②励磁绕组的接法要正确，使剩磁电动势所产生的电流和磁动势，其方向与剩磁方向相同;③励磁回路的总电阻必须小于临界电阻。
电动机直流和交流内部结构
电动机直流和交流内部结构
电动机直流和交流内部结构略有不同，下面以直流电机为例进行介绍：
- 分解结构：电机中不动的部分叫定子，定子就是两侧的永磁铁，它们安装在电机外壳的边缘内。
中间的电枢也被称为转子，转子就是能转动的部分，中轴从中间穿过，然后从电机后部伸出。
在电枢上安装了换向器，它们之间有缝隙。
在换向器两侧有两个电刷，电刷内部有弹簧，能一直使电刷与换向器保持接触，电流通过电刷和换向器流向电枢。
- 整体结构：两侧的永磁铁是电机中不动的部分，被称为定子。
中间的电枢能转动，被称为转子。
直流电动机基本结构
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。
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（3）换向器 作用：整流（发电机）或逆变（电动机）。 构成：由许多鸽形尾的换向片排列成一个圆筒，片 间用V形云母绝缘，两端再用两个形环夹紧 而构成。
换向片
换向器
（3）换向器
二、定子部分
定子各部件安装结构
Байду номын сангаас
•极数：主磁极的个数
（1）主磁极
作用：建立主磁场。
构成：主极铁心和
套装在铁心上的励
磁绕组。
A+
B-
二、直流电动机的工作原理 a.利用电磁力定律（左手定则）
b.换向器的作用：保证转子旋转方向不变
c.简述基本工作原理：（核心：电能转换成机械能）
直流电动机工作原理
左 手 定 则
b←a
b→a
n逆时针转向
n逆时针转向
导入新课
上节课同学们学习了直流电机的工作原理，大 家知不知道直流电机的基本结构是什么？各部 分的作用是什么？
第一章
直流电机的基本知识
第三节 直流电机的基本结构
第二节 直流电机基本工作原理 一、直流发电机的工作原理： a.电磁感应定律的应用（右手定则） b.换向器的作用：保证流出的电流方向不变（直流电） c.简述基本工作原理：（核心：机械能转换成电能）
直流发电机工作原理
右 手 定 则
b←a
b→a
A+
B-
2.额定电压UN：是指电机正常工作时加在电机两端 的输入电压，它是设计电机时的计算电压。以 “V” 为量纲单位。 3.额定电流IN：指电机在额定电压、额定功率时 的电枢电流值，以 “A” 为量纲单位。 4.额定转速nN：指额定状态下运行时转子的转速。 以“r/min”为量纲单位。
作业 Ｐ１８ 一、４ 三、２
定在定子上）接通外电路
1.将转动的电枢与外电路相连
2.与换向器配合作用而获得直 流电压
电刷组数一般等于电机极对数
（4）机座 作用：1、主磁路的一部分；
2、电机的结构框架。
构成：用厚钢板弯成筒形焊成或铸钢件制成。
三、其他部分 1.气隙
小容量电机中，气隙通常为1~3mm，
在大容量电机中，可达10~12mm。
2.转轴和轴承
转子必须要有转轴，以便将电枢和机械
设备联结起来，进行功率和转矩的传递。中小 型电机一般采用滚动轴承，装于端盖中。端盖 的作用
3.通风装置
四、电机的材料
1.导电材料：铜、铝、碳 2.导磁材料：铸钢、硅钢片
3.绝缘材料：天然的和人工的、有机的和无机的
4.散热材料：
中小型电机可利用增大机壳的表面积、 内轴上装 设风叶来散热； 大功率电机开设有专门的风道，采用 牵引风机强迫通风散热。 5.机械支撑材料 机座、端盖、转轴和轴承
五、直流电机的额定值
1.额定功率PN 指电机在铭牌规定的额定状态下运行时，
电机的输出功率，以 “W” 为量纲单位。若
大于1kW或1MW时,则用 kW 或 MW 表示。
对于直流发电机，是指输出的电功率，它
等于额定电压和额定电流的成积，即PN= UN IN
对于直流电动机，是指输出的机械功率，所以
公式中还应有效率ηＮ ，即PN= UN IN ηＮ
（2）换向磁极 作用：用于改善换向
构成：换向磁极也是由铁心和换向磁极绕组组成，位
于两主磁极之间，是比较小的磁极。换向极常用整块
钢或厚钢板制成。换向极的数目一般与主磁极相等。
（3）电刷装置 作用：电枢电路的引出（或引入）装置。 构成：电刷、刷盒、刷杆和连线等。 电枢电流能经旋转的换向器（随
转子转动）通过静止的电刷（固
讲授新课
第三节 直流电机主要结构
直流电机主要结构： 定子（固定部分）
转子（转动部分）
• • • • • 电枢铁心 电枢绕组 换向器 轴 风扇
主磁极 换向极 机座 端盖 轴承 电刷装置
产生磁场、电机的机械支撑
感应电势，而实现能量转 换的部分
分解图
转 轴
风叶
磁极
电刷
换 向 器
换向片
电枢转子 电枢绕组 压紧环 绕组端部
换向器
一、转子部分
（1）电枢铁心 作用：1、主磁路的一部分； 2、电枢绕组的支撑部件。
构成：一般用厚0.5㎜且冲有齿、槽
的硅钢片叠压 夹紧而成。
（1）电枢铁心
（2）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， 并用槽楔压紧。