直流电动机的结构和原理
直流电动机(原理)
电动机 PN U N I N N 103 kW 发电机 PN UNIN 103 kW
2、直流电动机工作原理
2、直流电动机工作原理
直流电动机是将电能转变成机械能的旋转机械。
把电刷A、B接到直流电源上，电刷A接正极，电刷B接负极。 此时电枢线圈中将有电流流过。 在磁场作用下，有导体产生F=BIL。该电磁力形成电磁转矩,使 电机转子旋转。
思考：电磁力的方向怎么判断？大小与哪些因素有关？分析转动过程？
换向极绕组与电枢绕组串联, 换向磁极的作用是消弱电枢磁场。
（3）电刷装置 与换向器配合,完成交直流的互换。数目与主磁极相同。
电刷座
电刷
3.转子 又称为电枢
（1）电枢铁心
既是主磁路的一部分， 又可以放置电枢绕组。 （2）电枢绕组 电枢绕组与换向器联结。 主要作用产生感应电动势和电 磁转矩，实现机电能量的转换。 （3）换向器 换向器由许多彼此绝缘的钢 质换向片组成一个圆柱体，装在 转子转轴的一端，与电刷装置配 合,完成直流与交流的互换。
二、直流电动机的种类和铭牌
1. 直流电机绕组端子标号： 电枢绕组：始端A1－末端A2 ；换向绕组：始端B1－末端B2 ； 补偿绕组：始端C1－末端C2 ；串励绕组：始端D1末端D2 ； 并励绕组：始端E1－末端E2 ；他励绕组：始端F1－末端F2 2.直流电动机的分类 直流电动机按产生磁场的方式来进行区分，分为两大类：他励和自励。 他励是指通入电动机定子中，产生磁场的电 流If与通入电动机转子，产生转矩的电流 Ia分 别由两个电源提供。 他励的特点是,励磁电流If的大小与 电枢电压U及负载等参数无关。
直流电动机的结构与工作原理
直流电动机的结构与工作原理直流电动机（DC Motor）是一种将电能转化为机械能的装置，它由固定不动的定子和绕在定子上的可旋转转子组成。
直流电动机的结构和工作原理是实现电能转换的关键。
一、直流电动机的结构直流电动机的结构包括定子（Stator）、转子（Rotor）、换向器（Commutator）和碳刷（Carbon Brushes）。
1. 定子（Stator）：定子是直流电动机的固定部分，由铁心和绕组组成。
铁心通常采用硅钢片制成，绕组则由若干个线圈组成。
当外加电压施加在绕组上时，形成的磁场将影响转子的运动。
2. 转子（Rotor）：转子是直流电动机的旋转部分，它由线圈、铁芯和轴组成。
转子的线圈通常由导电材料绕制而成，铁芯可以通过提高磁导率来增强磁场。
当电流通过转子的线圈时，线圈将受到力的作用而旋转。
3. 换向器（Commutator）：换向器是直流电动机的关键部件之一，它位于转子一端的轴上。
换向器由多个导电片和绝缘片交替组成。
当转子旋转时，换向器将不断地改变电流的方向，使得转子能不断地顺时针或逆时针旋转。
4. 碳刷（Carbon Brushes）：碳刷是直流电动机中的另一个重要部件，它与换向器接触并提供电流给转子。
碳刷通常由碳材料制成，它具有良好的导电性能和耐磨损性能。
二、直流电动机的工作原理直流电动机的工作原理基于法拉第电磁感应定律和洛伦茨力原理。
1. 法拉第电磁感应定律：当导体在磁场中运动时，导体两端将产生感应电动势。
在直流电动机中，定子绕组通过外加电压形成的磁场作用下，当转子旋转时，转子上的线圈将切割磁场线，引发感应电动势。
2. 洛伦茨力原理：导体通电后，在磁场中会受到洛伦茨力的作用。
直流电动机中，当电流通过转子的线圈时，线圈受到的洛伦茨力将使转子旋转。
基于以上原理，直流电动机的工作可以总结为以下几个步骤：a. 施加电源电压：通过碳刷与换向器接触，将电源电压施加在定子绕组上形成磁场。
b. 电流传递至转子：经过换向器和碳刷的作用，电流将传递到转子的线圈上。
第1章 直流电动机基本理论及结构
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1.1 直流电动机的原理与结构
电动机铭牌上所标的数据为额定数据.具体含义有以下几点。 电动机铭牌上所标的数据为额定数据 具体含义有以下几点。 具体含义有以下几点 1.型号 型号 电动机的型号一般采用大写印刷体的汉语拼音字母和阿拉伯 数字表示。 数字表示。 2.直流电动机的额定值 直流电动机的额定值 (1)额定功率 N是指电动机在额定状态下运行时轴上输出的 额定功率P 额定功率 机械功率.又称为额定容量 又称为额定容量(W) 机械功率.又称为额定容量(W) 。它等于额定电压和电流的 乘积再乘上电动机的效率. 乘积再乘上电动机的效率 (2)额定电压 N是指电动机寿命期内安全工作的最高电压 额定电压U 额定电压 (V). (3)额定电流 N是指电动机轴上带有额定机械负载时的输人 额定电流I 额定电流 电流(A). 电流 (4)额定转速 N是指在额定电压、额定电流和额定输出功率 额定转速n 额定转速 是指在额定电压、 的情况下电动机运行时的旋转速度(r/min) . 的情况下电动机运行时的旋转速度
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1. 2 直流电动机电枢绕组
1.2.2 电枢绕组的基本要求及绕制规则
对电枢绕组的基本要求是:一方面能够产生足够大的电动势 对电枢绕组的基本要求是 一方面能够产生足够大的电动势. 一方面能够产生足够大的电动势 通过一定大小的电流.产生足够的转矩 产生足够的转矩;另一方面要尽可能节 通过一定大小的电流 产生足够的转矩 另一方面要尽可能节 约材料.结构简单 结构简单。 约材料 结构简单。 绕组是由元件构成的一个元件由两条元件边和端接线组成。 绕组是由元件构成的一个元件由两条元件边和端接线组成。 元件边放在槽内.能切割磁力线产生感应电动势 称为“‘ 能切割磁力线产生感应电动势.称为“‘有 元件边放在槽内 能切割磁力线产生感应电动势 称为“‘有 效边” 端接线放在槽外 不切割磁力线.仅作为连接线使用 端接线放在槽外.不切割磁力线 仅作为连接线使用。 效边”;端接线放在槽外 不切割磁力线 仅作为连接线使用。 为了便于嵌线.每个元件的一个边放在某一个槽的上层 每个元件的一个边放在某一个槽的上层.称为 为了便于嵌线 每个元件的一个边放在某一个槽的上层 称为 上层边.另一个边则放在另一个槽的下层 称为下层边。 另一个边则放在另一个槽的下层.称为下层边 上层边 另一个边则放在另一个槽的下层 称为下层边。绘图 为了表达清晰.将上层边用实线表示 时.为了表达清晰 将上层边用实线表示，下层边用虚线表示。 为了表达清晰 将上层边用实线表示，下层边用虚线表示。
直流电动机实验原理
直流电动机实验原理引言直流电动机是一种将直流电能转换为机械能的电机。
它广泛应用于工业生产、交通运输、家用电器等领域。
本文将介绍直流电动机的实验原理，包括其工作原理、组成结构以及实验过程。
一、工作原理直流电动机的工作原理基于电磁感应和洛伦兹力。
当直流电流通过电动机的定子绕组时，产生的磁场与电动机的磁场相互作用，产生力矩使转子转动。
二、组成结构直流电动机主要由定子、转子和集电器三部分组成。
1. 定子：定子由绕组、磁极和铁芯构成。
绕组通电产生磁场，磁极将磁场集中在空间中。
2. 转子：转子由绕组和铁芯构成。
当定子磁场与转子绕组中的电流相互作用时，产生力矩使转子转动。
3. 集电器：集电器是连接电源和电动机绕组的部分，用于实现电流的正向传递。
三、实验过程进行直流电动机实验时，需要准备以下实验器材和材料：1. 直流电源：提供电流给电动机。
2. 直流电动机：用于转换电能为机械能。
3. 电流表和电压表：用于测量电动机的电流和电压。
4. 电阻器：用于调节电动机的负载。
5. 电线和连接器：用于连接电动机和电源。
实验步骤如下：1. 将直流电源连接到电动机的正负极。
2. 将电流表和电压表分别连接到电动机的电流和电压测量点上。
3. 打开直流电源，调节电阻器使电动机转速适中。
4. 分别记录电动机的电流和电压值。
5. 改变电阻器的阻值，观察电动机的转速变化，并记录相应的电流和电压值。
6. 分析实验结果，得出直流电动机的特性曲线。
四、实验结果与分析通过实验可以得到直流电动机的特性曲线，其中包括电流-转速曲线和电压-转速曲线。
这些曲线可以用来评估电动机的性能和效率。
在实验中，我们可以观察到当负载增加时，电动机的转速会下降，电流和电压也会相应增加。
这是因为在负载增加的情况下，电动机需要提供更大的力矩来克服负载的阻力，因此需要更多的电流和电压来保持转速稳定。
通过实验可以得出直流电动机的效率公式为：η = Pout / Pin，其中η表示效率，Pout表示输出功率，Pin表示输入功率。
直流发电机的工作原理与结构
直流发电机的工作原理及结构电机的可逆运行原理两个定理与两个定则1、电磁感应定理在磁场中运动的导体将会感应电势，若磁场、导体和导体的运动方向三者互相垂直，则作用导体中感应的电势大小为： e = B·l·v符号物理量单位B 磁场的磁感应强度Wb/m2v 导体运动速度米/秒l 导体有效长度me 感应电势V电势的方向用右手定则2.电磁力定律载流导体在磁场中将会受到力的作用，若磁场与载流导体互相垂直(见下图)，作用在导体上的电磁力大小为：f = B·l·i符号物理量单位i 导体中的电流Al 导体有效长度mf 电磁力N力的方向用左手定则（一）直流发电机的工作原理1.直流发电机的原理模型2.发电机工作原理a、直流电势产生用电动机拖动电枢使之逆时针方向恒速转动，线圈边a b 和c d 分别切割不同极性磁极下的磁力线，感应产生电动势直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应产生的交变电动势，靠换向器配合电刷的换向作用，使之从电刷端引出时变为直流电动势因为电刷A 通过换向片所引出的电动势始终是切割N 极磁力线的线圈边中的电动势。
所以电刷A 始终有正极性，同样道理，电刷 B 始终有负极性。
所以电刷端能引出方向不变但大小变化的脉动电动势b、结论线圈的感应电动势是一种交变电动势，而在电刷A B 端的电动势却是直流电动势。
直流发电机[浏览次数：约145次]•直流发电机是一种把机械能转换为直流电输出的电机，流电动机具有良好的起动性能和调速性能，因此广泛应用于要求调速平滑，调速围广等对调速要求较高的电气传动系统中，如电力机车、无轨电车、轧钢机起重设备等。
目录•直流发电机的结构•直流发电机的部件功能•直流发电机的工作原理•直流发电机的额定值直流发电机的结构•直流电机的结构可分为静止和转动两部分，静止部分称为定子，旋转部分称为转子（也称电枢）。
图1 与图2分别为直流电机的纵剖面示意图和横剖面示意图。
物理知识总结直流电动机的结构与工作原理
物理知识总结直流电动机的结构与工作原理直流电动机是一种常见的电动设备，广泛应用于各个领域，包括工业、交通、家电等。
它的结构和工作原理对于理解电动机的工作过程和特性非常重要。
本文将对直流电动机的结构和工作原理进行总结。
一、直流电动机的结构直流电动机由两部分组成：定子和转子。
定子是固定不动的部分，由线圈和磁铁组成。
转子则是旋转的部分，由电刷和电枢组成。
1. 定子定子由一组线圈和磁铁组成。
线圈通常是由导线绕制而成，呈现出环状或饼状的形态。
线圈的数量和布局决定了电动机的性能和特性。
磁铁则是由强磁性材料制成，放置在定子的边缘。
2. 转子转子是直流电动机的旋转部分。
它由电刷和电枢组成。
电刷是用来供电的接触件，通常是以碳或铜制成的。
电枢则是转子核心，是由许多绕组组成的，每个绕组都与一个电刷相连。
二、直流电动机的工作原理直流电动机的工作原理基于电磁感应和洛伦兹力的相互作用。
当通电时，定子中的线圈会产生磁场，同时磁铁也会产生磁场。
这两个磁场之间会相互作用，导致转子产生旋转力。
1. 电磁感应当直流电流通过定子线圈时，由于导线在磁场中运动产生的洛伦兹力，导致线圈受到力的作用，线圈开始旋转。
这个过程称为电磁感应。
2. 磁场转向转子中的电枢通过电刷与外部电源相连，从而形成一个电流回路。
当电流通过电枢时，电枢会产生自己的磁场。
由于电枢中的电流方向与定子磁场的方向相互作用，转子会受到一个力矩的作用，导致转子开始旋转。
3. 磁场补偿为了保持转子的旋转运动，电刷会定期切换电极的位置，以改变电流的方向，从而改变磁场的方向。
这个过程被称为磁场补偿。
磁场补偿可以保持转子的旋转稳定，并避免电枢与定子磁场相互吸引或排斥。
三、直流电动机的应用直流电动机由于其结构简单、运行可靠等特点，在许多领域都有广泛应用。
1. 工业应用直流电动机经常用于工业设备，如机床、风机、输送带等。
它们可根据需要调节转速和扭矩，适应不同的工艺要求。
2. 交通应用直流电动机也广泛应用于交通工具，如电动车辆、电动自行车、电动机车等。
直流电机
1.1.1直流电机的主要结构：直流电机由静止的部分定子和旋转的部分转子两大部分构成：1、定子部分：定子包括机座、主磁极、换向极和电刷装置等。
1）主磁极：在大多数直流电机中，主磁极是电磁铁，为了尽可能的减小涡流和磁滞损耗，主磁极铁心用1～1.2mm厚的低碳钢板叠压而成。
整个磁极用螺钉固定在机座上。
主极的作用是在定转子之间的气隙中建立磁场,使电枢绕组在此磁场的作用下感应电动势和产生电磁转矩.2）、换向极：换向极又称附加极或间极,其作用是用以改善换向。
换向极装在相邻两主极之间，它也是由铁心和绕组构成。
3）、机座：一是作为电机磁路系统中的一部分，二是用来固定主磁极、换向极及端盖等，起机械支承的作用。
因此要求机座有好的导磁性能及足够的机械强度与刚度。
机座通常用铸钢或厚钢板焊成。
4）电刷装置：电刷的作用是把转动的电枢绕组与静止的外电路相连接，并与换向器相配合，起到整流或逆变器的作用。
2、转子部分：转子又称为电枢，包括电枢铁心、电枢绕组、换向器、风扇、轴和轴承等。
1）电枢铁心：示电机主磁路的一部分，用来嵌放电枢绕组的，为了减少电枢旋转时电枢铁心中因磁通变化而引起的磁滞及涡流损耗，电枢铁心通常用0.5mm厚的两面涂有绝缘漆的硅钢片叠压而成。
2）电刷装置：电刷的作用是把转动的电枢绕组与静止的外电路相连接，并与换向器相配合，起到整流或逆变器的作用。
2、转子部分：转子又称为电枢，包括电枢铁心、电枢绕组、换向器、风扇、轴和轴承等。
1）电枢铁心：示电机主磁路的一部分，用来嵌放电枢绕组的，为了减少电枢旋转时电枢铁心中因磁通变化而引起的磁滞及涡流损耗，电枢铁心通常用0.5mm厚的两面涂有绝缘漆的硅钢片叠压而成。
2）电枢绕组：电枢绕组是由许多按一定规律联接的线圈组成，它是直流电机的主要电路部分，也是通过电流和感应电动势，从而实现机电能量转换的关键性部件。
1.1.2 直流电机的工作原理：1、直流发电机的工作原理：如图所示：从以上分析可以看出，线圈中的电动势及电流的方向是交变的，只是经过电刷和换向片的整流作用，才使外电路得到方向不变的直流电。
直流电机 工作原理
直流电机工作原理直流电机是一种能够将电能转化为机械能的电动机。
它的工作原理是利用直流电流在电枢和磁极之间产生的磁场相互作用，使得电机转动。
下面将详细介绍直流电机的结构和工作原理。
一、直流电机的结构直流电机主要由以下几个部分组成：1. 电枢：电枢是直流电机的旋转部分，通常由导体绕成的线圈组成。
当电流通过电枢时，电枢会在磁场中旋转。
2. 磁极：磁极是直流电机的静止部分，通常由永磁体或者电磁铁组成。
磁极的作用是产生磁场，使得电枢在其中旋转。
3. 制动器：制动器可以控制电机的转速和停止。
当制动器接通时，它会对电枢产生阻力，减慢电机的转速或者停止电机运转。
4. 机壳：机壳是直流电机的外壳，通常由金属材料制成。
它的作用是保护电机内部的零件，同时也可以散热。
二、直流电机的工作原理直流电机的工作原理可以分为两个部分：电枢和磁极之间的相互作用和直流电源对电枢产生的作用力。
1. 电枢和磁极之间的相互作用当直流电源接通时，电流会通过电枢，使得电枢在磁场中旋转。
在旋转的过程中，电枢会不断地与磁极相互作用，产生一个力矩。
这个力矩会使得电枢继续旋转，直到力矩与制动器对电枢的阻力平衡。
2. 直流电源对电枢产生的作用力当直流电源接通时，它会对电枢产生一个作用力。
这个作用力可以通过洛仑兹力定律来计算。
洛仑兹力定律表明，当导体在磁场中运动时，会受到一个垂直于导体和磁场方向的力。
这个力就是洛仑兹力。
洛仑兹力的大小和方向取决于导体和磁场之间的夹角以及导体所携带的电荷量。
当导体与磁场平行时，洛仑兹力为零；当导体与磁场垂直时，洛仑兹力最大。
在直流电机中，当电枢旋转时，它会不断地与磁场相互作用，产生一个垂直于导体和磁场方向的力。
这个力会使得电枢继续旋转，直到力矩与制动器对电枢的阻力平衡。
三、总结直流电机是一种将电能转化为机械能的电动机。
它的工作原理是利用直流电流在电枢和磁极之间产生的磁场相互作用，使得电机转动。
直流电机主要由电枢、磁极、制动器和机壳等部分组成。
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直流电动机的结构和原理
直流电动机具有良好的启动、调速性能和过载能力，主要用于交通、起重、轧钢和自动控制领域。
直流电机由于有换向器，与交流电机相比有结构复杂、制造成本高、运行维护工作量大等缺点，使直流电机的使用受到了一定的限制。
一、从简单模型入手讨论直流电动机的结构和原理
上图为简单的两极直流电动机模型，由主磁极（励磁线圈）、电枢（电枢线圈）、电刷和换向器等组成。
定子上装设了一对直流励磁的静止的主磁极N、S，主磁极由励磁线圈的磁场产生；转子上装有电枢铁芯与电枢绕组。
电枢电流由外供直流电源所产生，定子和转子之间有一气隙。
电枢线圈的首、末端分别连接于两个圆弧型的换向器片上，换向器片之间互相绝缘，由换向器片构成的整体称为换向器。
换向器固定在转轴上，与转轴也是绝缘的。
在换向器片上放置着一对固定不动的电刷，当电枢旋转时，电枢线圈通过换向器片和电刷与外电路接触，引入外供直流电源。
直流电动机运行时，将直流电源接在两刷之间，电流方向为：N级下有效边电流总是一个方向，而S级上有效边中电流总是另一个方向，两边上受到的电磁力方向一致，电枢因而转动。
当线圈有效边从N级下（S级上）转到S级上（N极下）时，其中电流方向由于换向器片同时改变，而电磁力方向不变，使电枢受到一个方向不变的电磁转矩，直流电动机的电枢由多个线圈组成，这样线圈产生的电磁转矩比较均匀，不会有太大的脉动，因此电动机能够连续平稳运行。
二、直流电动机的基本结构
1、定子
定子的主要作用是产生磁场和作为电机的机械支撑，由主磁极、换向磁极、机座和端盖以及电刷装置等组成。
1）主磁极
主磁极用来产生主磁场，大部分直流电机的主磁极不用永久磁铁，而是由励磁绕组通入直流电流来建立磁场。
主磁极由铁芯和绕组组成，铁芯用厚0.5～1.5 mm的低碳钢板冲成，叠装后用铆钉铆紧，紧靠气隙的扩大部分称为极靴，极靴对励磁绕组起支撑作用，使气隙磁通有较好的波形分布，
励磁绕组用绝缘铜线绕制而成，经绝缘漆浸渍处理，然后套在磁极铁芯上。
主磁极N、S交替布置，均匀分布并用螺钉固定在机座的内圈上。
2）换向极
换向极用来改善直流电机的换向，又称附加极，由铁芯和套在铁芯上的换向极绕组组成，铁芯常用整块钢或厚钢板制成，匝数不多的换向极绕组与电枢绕组串联，换向极的极数一般与主磁极的极数相同或减半，换向极与电枢之间的气隙可以调整。
功率很小的直流电机中，可以不装设换向极。
3）机座
机座既是电机的外壳又是电机磁路的一部分，一般用低碳钢铸成或用钢板焊接而成，机座的两端有端盖。
中小型电机前后端盖都装有轴承，用于支撑转轴。
大型电机则采用座式滑动轴承。
4）电刷装置
电刷装置的作用是使转动部分的电枢绕组与外电路接通，将电枢绕组的电动势和电流引接到外电路的负载或电源上。
电刷装置由电刷、刷窝、刷杆座和汇流条等零件组成，电刷一般采用石墨和铜粉压制焙烧而成，电刷放置在刷握中，由弹簧将其压在换向器的表面上，电刷杆数一般等于主磁极的数目。
2、转子
直流电机的转子又称电枢，由铁芯、绕组、换向器和冷却风扇等部件组成。
1）铁芯
电枢铁芯用来构成电机的磁路以及嵌放电枢绕组。
为了减少铁心损耗，通常用0.35mm或0.5mm厚、涂有绝缘漆的硅钢片叠装而成。
为加强冷却，小容量电机的电枢铁芯上有轴向通风孔，大容量电机还有径向通风沟。
2）绕组
电枢绕组的作用是产生感应电动势和电磁转矩，从而把电能转换成机械能。
电枢绕组是用绝缘铜线制成，然后嵌放在电枢铁芯槽内，绕组的引线端头按一定的规律与换向片连接，绕组的槽部用绝缘的槽楔压紧，端部用玻璃丝带绑扎。
3）换向器
换向器是直流电机的关键部件，它将电枢绕组内部的交流电动势转换为电刷间的直流电动势，换向器由彼此绝缘的换向片构成，外表呈圆形。
换向片用硬质电解铜制成，换相片间垫以0.4～1.0 mm厚的云母绝缘，整个圆筒的端部用V形压环夹紧，换相片与Ⅴ形压环之间也用云母绝缘，每片换向片的端部都有凸出的升高片，用来与绕组引线端头连接。
三、直流电动机的基本原理
直流电动机是根据通电导体在磁场中会受到电磁力作用的原理来工作的。
定子绕组通入直流励磁电流，产生励磁磁场；主电路引入直流电源，经电刷传给换向器，再经换向器将此直流电转化为交变电流通入电枢绕组，产生电枢磁场，电枢磁场与励磁磁场合成气隙磁场，电枢绕组切割合成的气隙磁场，产生电磁转矩促使转子旋转。
这就是直流电动机的基本工作原理。