直流电机结构及部件参考文档
车削极限标志
氧化膜
刷辫
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April 6, 2020
电刷装置的整体元件布局及说明
所有的刷握安装到刷杆上，而刷杆固定在刷杆架 上，刷杆架固定在定子上，刷杆架是绝缘的。
电刷在弹簧的作用下压到换向器表面上，整个刷 架是可以转动的，目的是为了方便更换碳刷。 刷握
压簧
电刷
刷杆 刷握
刷杆架
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电刷及刷握部件详细图解
刷辫 端子
电刷 换向器
April 6, 2020
弹簧压指
销钉
弹簧
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April 6, 2020
电刷作用及使用原则
电刷主要作用就是通过和换向器接触把直流电流导入到 电枢绕组当中去
必须注意碳刷不能磨损到极限位置，否则电刷中的刷辫 会损伤换向器。
由于碳刷容易破碎而且比较昂贵，所以工作时必须小心 谨慎。
目录(CONTENT)
➢ 直流电机整体结构 ➢ 直流电机转子（电枢）结构功能
转子结构名称及功能简介 换向器部件的结构及工作特点
➢ 直流电机电刷系统结构功能
电刷装置的整体元件布局及说明 电刷及刷握部件详细图解 电刷作用及使用原则
➢ 直流电机定子线圈
各部分名称及功能说明 定子绕组分布图
➢ 直流电机冷却装置 ➢ 直流电机接线原理图 ➢ 直流电机的铭牌及含义
转子绕组和换向器的主要作用是为电流提供一个电枢绕组
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April 6, 2020
直流电机换向器部分结构功能
换向器由很多换向片组成，这些换向片和电枢绕组相连，片与片之 间有云母做为绝缘
当换向器工作在正常工况下，换向器表面就会形成一层色泽均匀的 氧化膜，氧化膜对电机的正常运行至关重要。
非常感谢大家的合作
14
空气泄漏
空气
空气泄漏
空气补偿
过滤网
12
电机铭牌及含义
电机型号
制造时间
电机编号
执行标准 绝缘等级
工作制
每排电刷 数量
额定功率、 电压、电 流、转速
额定励磁 电压、励 磁电流
安装方式
April 6, 2020
冷却介质 参数
加热器参 数
电刷维护 润滑参数 轴承型号
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April 6, 2020
Thank you for your attention
换向绕组
U
电枢
主极绕组 U=
从直流电机的接线图我们可以看出：
补偿绕组、换向绕组和电枢绕组三者之间是串联关系。 对于他励直流电机而言（如上图），励磁绕组由单独的直流电源 供电，与电枢绕组没有电气上的联系。
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April 6, 2020
直流电机的冷却系统
冷却风在强冷风机的驱动下，沿着图示的闭合回路流动，电机产生的热量被 空气/水热交换器的冷却水带走。
磨损极限位置 刷辫（嵌入到 电刷中的部分
磨损极限位置
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April 6, 2020
直流电机定子绕组各部分名称及功能说明
主极绕组缠绕在主极铁芯上，由于电流小 所以线径较细，主极的作用就是产生磁通 。
辅极又称换向极，辅极绕组缠绕在换向极 铁芯上，换向极位于主极之间，由于和电 枢绕组串联，所以其线径很粗用以通过大 电流，其功能就是改善电机的换向。
April 6, 2020 1
直流电机整体结构
定子（励磁绕 组）
April 6, 2020
电刷装置
转子（电枢）
• 直流电机定子上的励磁绕 组在励磁电流的作用下产 生磁通。
• 转子（电枢）绕组通直流 电后在定子磁通的作用下 产生电磁转矩
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April 6, 2020
直流电机电枢（转子）结构
转子铁芯是由导磁性能良好的硅钢片叠压而成。其主要目的是为电 机提供良好的磁路，同时还能减少电机的磁滞损耗和涡流损耗。
补偿绕组嵌线于主磁极表面，其和电枢绕 组串联，线径较粗，其作用是抵消电枢反 应，改善换向和抑制环火。
辅极线圈
主极 辅极 补偿线圈
转子绕组
主极线圈
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定子绕组分布图
主极铁芯
换向极铁芯 补偿线圈
April 6, 2020
主极绕组 换向绕组 补偿线圈
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直流电机接线原理图
April 6, 2020
补偿线圈
water
water
AIR
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April 6, 2020
详细的空气循环方向
正常情况下冷却风在密闭的回路中流动 ，但有时由于电机密闭不好造成冷却风的泄漏，在 电机如图所示的地方有一个带有滤网的空气补偿口，外面的空气能够通过该补偿口进入到电 机。 注意：要保证电机的密封，尽量减少外部空气的进入，尤其在外部空气脏的情况，否则电机 的绝缘会受到影响。
直流电动机的结构和工作原理
直流电动机的结构和工作原理
二组
目录
一、直流电机的结构 1.定子结构 2.转子结构 二、直流电机的工作原理 1.工作原理示意图
2.工作原理解析
直流电机的结构
直流电机主要分为定子和转子两大部分。定转子之间存在的 间隙称为气隙。 1.定子：定子是电机的静止部分，主要用来产生磁场。
2.转子：转子是电机的转动部分，转子的主要作用是感应电 动势，产生电磁转矩，使机械能变为电能(发电机)或电能 变为机械能(电动机)的枢纽。
直流电机的工作原理示意图
直流电机的工作原理
直流电动机是将电能转变成机械的旋转机械。
在磁场作用下，N极性下导体ab受力方向从右向左，S 极下导体cd受力 方向从左向右。该电磁力形成逆时针方向的电磁转矩。当电磁转矩 大于阻转矩时，电机转子逆时针方向旋转。
直流电机的工作原理
当电刷A和B分别与直流电源的正极和负极接通时，电流从电刷A流入，而从电刷B流出。这时线 圈中的电流方向是从a流向b，再从c流向d。我们知道，载流导体在磁场中要受到电磁力，其方向 由左手定则来决定。当电枢在图中所示的位置时，线圈ab边的电流从a流向b，用表示，cd边的电 流从c流向d，用⊙表示。根据左手定则可以判断出，ab边受力的方向是从右向左，而cd边受力的 方向是从左向右。这样，在电枢上就产生了反时针方向的转矩，因此电枢就将沿着反时针方向转 动起来。
3.气隙：静止的磁极和旋转的电枢之间的间隙称为气隙。
定子主要包括：
(1)主磁极 。主磁极包括铁心和励磁绕组两部分 2)换向极 换向极也由铁心和绕组构成。 (3)电刷装置 电刷装置由电刷，刷握、压紧弹簧和刷杆座等 组成。 (4)机座和端盖 机座一般用铸钢或厚钢板焊接而成。
转子主要包括：
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。
任务一 直流电机的构造与原理
通过不断变换电流方向来保持线圈中电流在磁场中的方向不 变，从而使它始终受到同一方向的作用力，而不停转动。如果没有换 向器，线圈只会在磁场中不停摆动。（从上往下看，线圈中的电流方 向始终为逆时针；从前往后看，线圈的转动方向也始终为顺时针。）
电动机会不会停在线圈和磁场垂直的位置？
依靠惯性
不会。因为惯性的作用， 线圈继续转动，转过该位 置又受到顺时针转动的作 用力。
但是如果电动机因为某种原因恰好停在这个位置，却是难以 直接启动。该位置称为“死点”。为了防止死点，通常直流电 动机制成了多极，多线圈的形式，这样总有一个线圈不在死点， 便于启动。
3．换向器 换向器由铜质换向片组成，外形为圆柱形，片与片之间用云母绝缘。
4．电刷 电刷固定在机座上，它可以把外电路的电压、电流引入电枢绕组或把电枢绕组中 的电动势、电流引出到外电路
。如图所示，电刷主要由石墨 制成导电块的电刷、加压弹簧和 刷盒组成。借助于加压弹簧的压力 和选装的换向器保持滑动接触，使 电枢绕组与外电路相通。
左手定则
F
S
I
N
F
线圈平面 // 磁场方向
线圈平面 磁场平面
依靠惯性
顺时针转动
断路
电动机会不会停止在该位置不动， 为什么？
线圈平面 //磁场平面
线圈平面 磁场平面
依靠惯性
顺时针转动
直流电动机-马达动画演示
断路
依靠惯性
图甲
图乙
依靠惯性
图丙
图丁
换向器的作用是什么？
电动机会停在图乙或图丁的位置不动吗？
直流电机
定子转子机座ຫໍສະໝຸດ 主磁极电枢铁心电枢绕组
换向极
电刷装置 换向器
风扇 转轴
直流电机—直流电机结构与工作原理(列车电机)
此时直流电机即为直流电动机
PART 04
总结
SUMMARY
4 总结
01
直流发电机与原动机相连，利用换向器和电刷将输入的机械功率转换电功率 为输出发电，此时电磁转矩为阻转矩；
02
直流电动机外接电源，利用换向器和电刷将输入的电功率转换为机械功率为 输出电动，此时感应电动势为反电动势。
2 直流电机的结构组成
3. 其他部分
通风器（即风扇）实现了电机的 散热冷却，保证电机的额定温升 及正常运行。
当电机旋转时，风扇将冷却的空 气吸入电机对换向器、励磁绕组、 电枢铁心和电枢绕组冷却，然后 再经风扇经出风口排出机外。
直流电机的工作原理
CONTENTS
1
直流电机简单模型 SIMPLE MODEL OF DC MOTOR
3 直流电动机工作原理
当电枢转过90°，电刷不与换向片接 触，而与换向片间的绝缘片相接触， 此时线圈中没有电流流过，故电磁转 矩为0。
但由于惯性，电枢仍能转过一个角度， 电刷A、B则又将分别与换向片2、1 接触。
3 直流电动机工作原理
线圈中又有电流i流过，此时，导体ab、cd 中电流改变了方向，即为b→a,d→c,且导 体ab转到S极下，ab所受的电磁力f方向从 左向右，cd转到N极下，cd所受的电磁力f 方向从右向左。
03Biblioteka 直流电机具有可逆性，是发电机和电动机的总称。
直流电机定子的作用是产生 磁场和作为电机的机械支撑， 主要由
机座
主磁极
换向极
电刷装置
…
2 直流电机的结构组成
机座兼起机械支撑和导磁磁路两个作 1 用。机座通常为铸钢件，也有釆用钢
直流发电机组的配件及零部件说明书
直流发电机组的配件及零部件说明书本文将对直流发电机组的配件及零部件进行详细说明。
1. 动转子动转子是直流发电机的核心部件之一，通常由电枢圆柱体、电枢绕组、集电环等部分组成。
电枢圆柱体是由矩形钢芯和绕组组成，具有很好的磁导性和导电性。
电枢绕组则在电枢圆柱体上绕制，形式为交错槽绕组或全绕组。
集电环是在电枢圆柱体两端相对位置设置的，用于接触电刷，将电枢圆柱体所产生的电流输出。
2. 定子定子是指直流发电机组中不转动的部分，其主要结构和材料决定了其耐热性和使用寿命。
定子主要由铁芯、定子绕组、保护罩等部分组成。
铁芯通常采用硅钢片叠压而成，以降低铁芯轻磨损和损耗。
定子绕组则绕制在铁芯上，两端固定在定子端盖上。
保护罩则用于保护定子绕组和绝缘材料。
3. 电刷电刷是用于与集电环接触的零部件，因此其材料和工艺要求较高。
电刷通常由碳材料制成，具有较好的导电性和耐磨损性。
电刷头必须具有强大的弹性，能够在旋转时与集电环实现紧密接触。
同时，电刷应有耐高温性，能够在高温下正常工作。
4. 整流器整流器是将交流电转化为直流电的设备，其性能和质量对电机的工作效率和运行稳定性有着重要的影响。
整流器通常由二极管、三极管、桥式整流器等组成。
目前，使用较广泛的是桥式整流器，其具有体积小、结构简单和性能稳定等优点。
5. 冷却系统冷却系统对于延长发电机组的使用寿命、提高工作效率和降低故障率有着决定性的作用。
冷却系统通常由散热器、水泵、冷却风机等组成。
散热器用于散热降温，水泵用于循环冷却液，冷却风扇则用于将散热器内的空气循环散热。
以上是直流发电机组的配件及零部件的详细说明，了解这些内容对于正确使用和维护直流发电机组具有很重要的意义。
电工技术：直流电机的结构.potx
学习要点
（1）了解直流电机的广泛应用
（2）掌握直流电机的结构 （3）掌握直流电机主要零部件的作用
一、直流电机的结构
一、直流电机的结构
1-端盖 2-电刷和刷架 3-励磁绕组 4-磁极铁心 5-机壳 6-电枢 7-后端盖
小型直流电机的结构分解图
一、直流电机的结构
主要由定子、转子两部分组成 直流电机 定子 机座 换向极 主磁极 电刷装置 电枢铁心 转子 电枢绕组
二、定子部分
3.电刷装置
作用： 电枢电路的电流引出（或引入） 组成： 电刷、刷握、刷杆、刷辫等 材料：
电刷是石墨或金属石墨
组成的导电块
电刷装置
三、转子部分
转子，又称电枢。转子部分包括电枢铁心、电枢绕组、换向器、转轴、轴承、 风扇等。
1.电枢铁心 作用：
1）主磁路的一部分；
2）支撑电枢绕组 材料：
0.5mm或0.35mm的硅钢片
工艺： 压装到转轴上
三、转子部分
2.电枢绕组
作用： 1）电路部分； 2）实现机电能量转换 材料： 铜或铝等导电材料 工艺：
嵌放到转子铁心槽
三、转子部分
3.换向器 作用： 在直流发电机中，起整流作用， 在直流电动机中，起逆变作用。 组成： 1）换向片 2）云母片 工艺： 1）压装 2）焊接
换向器
风扇
转轴
轴承
二、定子部分
定子的主要部件包括： 主磁极、机座、换向极、端盖和电刷装置等部件。
1.主磁极 作用：
建立主ห้องสมุดไป่ตู้磁场
组成： 1）主磁极铁心
2）励磁绕组
材料、工艺： 1～1.5mm的低碳钢板；叠装。
二、定子部分
2.换向极
直流电机结构及部件
主极 辅极 补偿线圈
转子绕组
主极线圈
定子绕组分布图
主极铁芯
换向极铁芯 补偿线圈
主极绕组 换向绕组 补偿线圈
直电机接线原理图
补偿线圈
换向绕组
U
电枢
主极绕组 U=
从直流电机的接线图我们可以看出：
补偿绕组、换向绕组和电枢绕组三者之间是串联关系。 对于他励直流电机而言（如上图），励磁绕组由单独的直流电源 供电，与电枢绕组没有电气上的联系。
弹簧
电刷作用及使用原则
电刷主要作用就是通过和换向器接触把直流电流导入到 电枢绕组当中去
必须注意碳刷不能磨损到极限位置，否则电刷中的刷辫 会损伤换向器。
由于碳刷容易破碎而且比较昂贵，所以工作时必须小心 谨慎。
磨损极限位置 刷辫（嵌入到 电刷中的部分
磨损极限位置
直流电机定子绕组各部分名称及功能说明
直流电机的冷却系统
冷却风在强冷风机的驱动下，沿着图示的闭合回路流动，电机产生的热量被 空气/水热交换器的冷却水带走。
water
water
AIR
详细的空气循环方向
正常情况下冷却风在密闭的回路中流动 ，但有时由于电机密闭不好造成冷却风的泄漏，在 电机如图所示的地方有一个带有滤网的空气补偿口，外面的空气能够通过该补偿口进入到电 机。
注意：要保证电机的密封，尽量减少外部空气的进入，尤其在外部空气脏的情况，否则电机 的绝缘会受到影响。
空气泄漏
空气
空气补偿
过滤网
空气泄漏
电机铭牌及含义
电机型号
制造时间
电机编号
执行标准 绝缘等级
工作制
每排电刷 数量
额定功率、 电压、电 流、转速
额定励磁 电压、励 磁电流
直流电机的主要结构
1.1.2 直流电机的主要结构 一、定子部分 作用：建立主磁场 构成：包括主磁极、换向磁极、机座、端盖和电刷装置 1.主磁极：包括主磁极铁心和励磁绕组两部分，主磁极用11.5mm厚的低碳钢板冲片叠压而成。
2.换向磁极（附加磁极）：由换向极铁心和换向极绕组组成。
一般用整块钢制成 与电枢绕组串联
额定转速 nN
在额定电压、额定电流下，运 行于额定功率时对应的转速.
1.1.3
额定效率 N
额定运行时电机输出功率与输 入功率之比. 对应于额定电压、额定电流、额 定转速及额定功率时的励磁电流
额定励磁电流 I fN
额定功率、额定电压、额定电流三者之间的关系： 直流电动机： PN U N I N N 直流发电机： PN U N I N
第1章 直流电机
1.1.2
定子
主磁极：产生恒定的气隙磁通，由铁心和励磁绕组构成 换向磁极：改善换向。 电刷装置：与换向片配合,完成直流与交流的互换
机座和端盖：起支撑和固定作用。
电枢铁心：主磁路的一部分，放置电枢绕组。 电枢绕组：由带绝缘的导线绕制而成，是电路部分。 转子 换向器：与电刷装置配合,完成直流与交流的互换。
3.机座和端盖：作为磁路，机械支撑。 用薄钢板冲片叠压而成。
4.电刷装置：
第1章 直流电机
二、转子部分（电枢） 作用：感应电动势通过电流 构成：由电枢铁心、电枢绕组、换向器、转轴和轴承等组成。 1.电枢铁心 作为磁路的一部分，用来嵌放电枢绕组，用0.5mm厚 的两面涂有绝缘漆的硅钢片叠成。 2.电枢绕组 产生感应电动势和电磁转矩，实现机电能量转换。
电机铭牌上主要有以下数据，电机型号、额定功率、额 定电压、额定电流、额定转速、额定励磁电流及励磁方式等。
《电机与拖动》第1章 直流电机的结构和工作原理
直 流 电 机 的 组 成
作
用：产生感应电动势和电磁转 矩，实现能量的转换
12
1.2
直流电机的结构和工作原理
图1-3 直流电机的结构图 a）直流电机的结构 b）轴端剖面图 1-风扇 2-机座 3-电枢 4-主磁极 5-刷架 6-换向器 7-接线板 8-出线盒 9-换向极 10-端盖
13
1.2
1、定子
30
1.2
3．励磁方式
直流电机的结构和工作原理
励磁绕组获得励磁电流的方式称为励磁方式，如图1-14所示。
图1-14 直流电机的励磁方式 a）他励 b）并励 c）串励 d）复励
31
1.2
直流电机的结构和工作原理
三、直流电机的工作原理
1．直流发电机的基本工作原理
当原动机拖着电枢以一定的转速在磁场中逆时针旋转时，根据 电磁感应原理，线圈边ab和cd以线速度v切割磁力线产生感应电动势， 其方向用右手定则确定。在图中所示的位置，线圈的边ab处于N极下， 产生的电动势从b指向a；线圈的cd边处于S极下，产生的感应电动势 从d指向c。从整个线圈来看，电动势的方向为d c b a。反之， 当ab边转到S极下，边cd转到N极下时，每个边的感应电动势
图1-8 线圈在槽内的放置示意图 1-上层有效边 2、5-端接部分 3-下层有 效边 4-线圈尾端 6-线圈首端
20
1.2
直流电机的结构和工作原理
绕组联接如图1-9所示。
y1
--极距，就是一个磁极在电枢表面的空间距离，其计算是： --第一节距
yk
--换向器节距
y2
Z 2p
--第二节距
y
--合成节距
冒烟（是否冒烟）
直流电机结构组成及各个部件的作用
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