第三章：直流电机分解

3. 单叠绕组的连接 单叠绕组：相邻元件(线圈)相互叠压,合成节距与换向节距均为1。 以2p=4，S=K=Qu=16，u=1为例说明单叠绕组绕法的特点 。
y yc 1
y1
Qu 16 4 2p 4
y2 y y1 4 1 3
绕组的并联支路电路图
1 A1 + A+
1—换向极铁芯；2—换向极绕组
图1.7 电刷的结构
1—刷握；2—电刷；3—压紧弹簧；4—铜丝辫
图1.8电枢冲片形状
1—齿；2—槽；3—轴向通风孔
图1.9 换向器结构
1—V形套筒；2—云母片； 3—换向片；4—联结片
3.1.3
直流电机的额定值
输出功率 额定状态下出线端电压
① 额定功率： PN，kW ② 额定电压： UN，V
b
电刷
N
+ E –
换向片
1 2
A B
a
d
Ia Ia
c
S
电枢线圈
直流电源
电刷
换向器
线圈
F
电刷
c
b
F
N
d
1 2 A B
+
E –
换向片
Ia
a
S
Ia
注意：换向片和线圈固定联接，线圈无论怎样转 动，总是上半边的电流向里，下半边的电流向外。 电刷压在换向片上。 由左手定则，通电线圈在磁场的作用下， 使线圈逆时针旋转。
y y1 y2 y y1 y2
yc：同一元件首末端连接的换向片之间的距离。
3.2.3 单叠绕组
单叠绕组的连接规律是相邻元件(线圈)依次串联,每个元件的 出线端依次连接到相邻的换向片上。合成节距与换向器节距均为1， 即： y y 1
c
单叠绕组的展开图：
单叠绕组的展开图是把放在铁心槽里、构成绕组的所 有元件取出来画在一张图里，展示元件相互间的电气连 接关系及主磁极、换向片、电刷间的相对位置关系。
Z2系列直流电动机外形 Z4系列直流电动机外形
直流电机的纵剖面图
小型直流电动机的横剖面结构
直流电动机的各种主要部件图
定子主要包括：主磁极（励磁绕组 主极铁心）， 换向极（绕组和铁心），机座，端盖和电刷装置
图1.5直流电机主磁极的结构
1—机座；2—主磁极铁芯；3—励磁绕组
图1.6 直流电动机换向极结构
以2p=4，S=K=Qu=15，u=1，左行为例 ：
y yc K 1 15 1 7 p 2 y1 Qu 15 3 3 2p 4 4
y2 y y1 7 3 4
单 波 绕 组 展 开 图
单 波 绕 组 电 路 图
单波绕组的特点 1. 同极下各元件串联起来组成一条支路，支路对数为1，与磁极对 数无关； 2. 当元件的几何形状对称时，电刷在换向器表面上的位置对准主 磁极中心线，支路电动势最大； 3. 电刷数等于磁极数； 4. 电枢电动势等于支路感应电动势； 5. 电枢电流等于两条支路电流之和。
反电 动势
电刷
e
F
b
N
+ E –
换向片
1 2 A B
a
d
Ia Ia
c
F e
S
由右手定则，线圈在磁场中旋转，将在线圈中 产生感应电动势，感应电动势的方向与电流的 方向相反。
直流电动机的工作原理动画演示
二、 直流发电机 的工作原理
e N +A
F F
用右手定则判 感应电动势e的方向Βιβλιοθήκη bIa ad
c
e
电枢绕组
应用：
（1）轧钢机、电气机车、无轨电车、中大型龙门刨床等 调速范围大的大型设备。 （2）用蓄电池做电源的地方，如汽车、拖拉机等。 （3）家庭：电动缝纫机、电动自行车、电动玩具
直流电机的用途
测速
伺服
励磁机 电源
3.1 直流电机的工作原理和基本结构 3.1.1 直流电机的工作原理
直流电机的物理模型
一、 直流电动机的工作原理
③ 额定电流： IN，A 额定状态下出线端电流 直流发电机： 直流电动机：
PN 103 IN [ A] UN PN 103 IN [ A] U N N
④ 额定转速： nN，r/min 速
额定状态下电机转
3.2 直流电机的电枢绕组
3.2.1 直流枢绕组的构成 元件：构成绕组的线圈称为绕组元件，分单匝和多匝两种。 元件的首末端：每一个元件均引出两根线与换向片相连，其中 一根称为首端，另一根称为末端。 极距：相邻两个主磁极轴线沿电枢表面之间的距离，用 表示。 Z 2p 叠绕组：指串联的两个元件总是后一个元件的端接部分紧叠在前 一个元件端接部分，整个绕组成折叠式前进。 波绕组：指把相隔约为一对极距的同极性磁场下的相应元件串 联起来，象波浪式的前进。
电阻Ra
1 2
-B
S
输出电压
U E I a Ra
直流发电机动画演示
3.1.2
直流电机的结构
主磁极 磁极铁心
换向磁极
（产生励 励磁绕组 磁磁场） 电刷 刷握 绝缘支架 压紧力调整装置
定子 直 流 电 机 转子
机座 端盖 电刷装置 转轴 换向器 电枢铁心
（产生电动势，流过电 电枢绕组 流，产生电磁转矩）
第三章 直流电机
学习要点：
1、直流电机的工作原理； 2、直流电机的感应电动势和电磁转矩； 3、直流电动机的机械特性； 4、并励直流发电机的自励条件；
直流发电机把机械能转化为电能； 用途： 直流电动机把电能转化为机械能。
直流电机的优点：
（1）调速性能好:调速范围广，易于平滑调节。 （2）起动、制动转矩大，易于快速起动、停车。 （3）易于控制。

1、2—有效部分；3—端接部分；4—换向器；
电枢绕组的元件及在槽内的放置情况
3.2.2 直流枢绕组的节距
第一节距
y1：一个元件的两个有效边在电枢表面跨过的距离。
第二节距 y2：连至同一换向片上的两个元件中第一个元件的下 层边与第二个元件的上层边间的距离。 合成节距 y ：连接同一换向片上的两个元件对应边之间的距离。 单叠绕组 单波绕组 换向器节距
3.3 直流电机的磁场和基本方程式 直流电机的励磁方式
他励电机：励磁绕组与电枢绕组的电源分开。
并励电机：励磁绕组与电枢绕组并联到同一电源上。 串励电机：励磁绕组与电枢绕组串联接到同一电源上。 复励电机：励磁绕组与电枢绕组的联接有串有并，接在 同一电源上。
5 B1 --
9 A2 +
13 B2 -B --
单 叠 绕 组 电 路 图
单叠绕组的的特点：
1. 同一主磁极下的元件串联成一条支路，主磁极数与支路数相同。 2. 电刷数等于主磁极数，电刷位置应使感应电动势最大，电刷间电 势等于并联支路电势。 3. 电枢电流等于各支路电流之和。
3.2.4 单波绕组
单波绕组的合成节距与换向节距相等。