直流电机的工作原理
直流电机的工作原理
直流电机的工作原理
1、直流电动机的工作原理：
在图中，线圈连着换向片，换向片固定于转轴上，随电机轴一起旋转，换向片之间及换向片与转轴之间均相互绝缘，它们构成的整体称为换向器。
电刷A、B在空间上固定不动。
在电机的两电刷端加上直流电压，由于电刷和换向器的作用将电能引入电枢线圈中，并保证了同一个极下线圈边中的电流始终是一个方向，继而保证了该极下线圈边所受的电磁力方向不变，保证了电动机能连续地旋转，以实现将电能转换成机械能以拖动生产机械，这就是直流电动机的工作原理。
留意：每个线圈边中的电流方向是交变的。
2、直流发电机的工作原理：
如图，当用原动机拖动电枢逆时针方向旋转，线圈边将切割磁力线感应出电势，电势方向可据右手定则确定。
由于电枢连续旋转，线圈边ab、cd将交替地切割N极、S极下的磁力线，每个线圈边和整个线圈中的感应电动势的方向是交变的，线圈内的感应电动势是交变电动势，但由于电刷和换向器的作用，使流过负载的电流是单方向的直流电流，这始终流电流一般是脉动的。
在图中，电刷A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，它始终具有正极性；电刷B始终具有负极性。
这就是直流发电机的工作原理。
3、电机理论的可逆性原理：
从基本电磁过程看，一台直流电机既可作为电动机运行，也可作为发电机运行，只是外界条件不同而已。
当外加直流电压，可作为拖动生产机械的电动机运行，将电能变换为机械能。
若用原动机拖动电枢旋转，可输出电能，为发电机运行，将机械能变换为电能。
直流电机工作原理
直流电机工作原理直流电机是一种将电能转化为机械能的设备，它是工业生产中最常使用的电动机之一、直流电机工作原理基于洛伦兹力和电磁感应的原理。
直流电机的结构主要由定子和转子组成。
定子是由绕组和铁芯构成的，绕组通常由直流电源供电，形成电流。
转子则是放置在定子内部，由导体片或磁铁组成。
直流电机的工作原理可以从以下几个方面进行描述：1.洛伦兹力：当在定子绕组中通电时，由于电流在导线中流动，会产生磁场。
而当磁场与定子绕组内的磁场相互作用时，会产生洛伦兹力。
这种力会引起转子转动。
2.电磁感应：当转子开始运动时，它会经过定子绕组内的磁场。
由于转子的运动，导体切割磁力线，产生电动势。
这个电动势会使电流在导体内流动，形成感应电流。
感应电流与原始电流相反，通过此方式转动的转子可以维持自己的动力。
3.电机方程：直流电机可以用电动势方程来描述。
根据法拉第电磁感应定律，感应电动势与导线切割磁力线的速率成正比。
换句话说，感应电动势可以表示为电机的转速和磁通量乘积的导数。
如果电源电压恒定，那么转速将取决于磁通量。
通过控制磁通量的大小，可以控制直流电机的运行速度。
4.制动器：直流电机也可以通过反向电磁力进行制动。
当电机运行时，它产生的转矩与负载所需的转矩相抵消。
当停止供电时，直流电机的转子将继续旋转，因为转子会继续带动定子周围的磁场，导致电磁感应。
这个感应电动势会减速并最终停止转子的运动。
为了有效地实现直流电机的转速控制，需要使用电流调节器或PWM （Pulse Width Modulation）控制。
电流调节器可以通过改变定子绕组的电流来调节磁通量。
PWM控制可以通过改变定子绕组电流的占空比来控制平均电流，从而改变磁通量和转速。
直流电机广泛应用于各个领域，包括家电、工业自动化、交通工具等。
其工作原理的深入理解对于设计和控制直流电机至关重要，以实现高效、可靠的转速和扭矩控制。
直流电机的工作原理与应用
直流电机的工作原理与应用一、工作原理直流电机是一种将直流电能转化为机械能的装置。
它由电源、定子和转子三部分组成。
定子是由通电的线圈构成，通常称为“电枢”，而转子是由导电材料制成，通常称为“永磁体”。
直流电机的工作原理可以归纳如下：1.电枢和磁场的相互作用：当电枢通电时，产生的电流在电枢中形成一个磁场。
而磁场与永磁体的磁场相互作用，产生力矩。
2.电流的反向变化：当电流的方向发生改变时，该电流在磁场中受到力的方向也会改变。
这导致转子继续旋转。
3.机械输出：转子的旋转将电能转化为机械能，驱动电机的工作。
二、应用领域直流电机具有结构简单、控制方便、启动转矩大、转速可调等特点，被广泛应用于各个领域。
以下是直流电机常见的应用领域：1.工业制造：直流电机广泛应用于工业制造领域，用于驱动各种机械设备，如机床、风机、水泵等。
直流电机的调速性能好，使其在工业制造中能够满足不同功率和转速需求。
2.交通运输：直流电机被用于电动车、电动自行车、电动船和电动机车等交通工具中。
直流电机在交通运输方面的应用，减少了对化石能源的依赖，有助于减少环境污染。
3.家用电器：直流电机应用于家用电器，如洗衣机、风扇和空调等。
直流电机的可靠性和高效性使其成为家用电器的理想选择，提供了持久的性能和节能效果。
4.航空航天：直流电机在航空航天领域有广泛应用。
例如，在无人机和航天器中，直流电机通常被用于驱动螺旋桨或推进器，提供必要的推力。
5.医疗设备：直流电机在医疗设备中发挥着重要的作用。
例如，直流电机用于医用泵浦、手术器械和呼吸机等设备中，提供精确的控制和可靠的性能。
三、直流电机的优势相比其他类型的电机，直流电机有以下几个明显的优势：•可调速性好：直流电机的转速可以通过调节电压或极距来实现，提供了良好的调速性能。
•启动转矩大：直流电机的启动转矩较大，适合用于一些需要高启动转矩的设备。
•工作范围广：直流电机适用于多种负载和转速范围，具有较好的适应性。
直流电机原理
直流电机原理直流电机是一种将电能转换为机械能的装置，它是现代工业中最为常见的电动机之一。
直流电机的工作原理可以简单理解为“洛伦兹力原理”，即电流在磁场中受到洛伦兹力的作用而产生转动。
在直流电机中，电流通过导线产生磁场，这个磁场与电机中的永磁体或者电磁体相互作用，从而产生转矩，使得电机得以转动。
直流电机的基本构造包括定子和转子。
定子是电机的静止部分，通常由铁芯和绕组组成。
绕组中通过电流，产生的磁场与转子磁场相互作用，从而产生转矩。
转子是电机的旋转部分，通常由磁体和电刷组成。
当电流通过电刷传递到转子上时，会形成磁场，与定子产生的磁场相互作用，从而产生转矩，使得转子得以旋转。
直流电机的工作原理可以用右手定则来描述。
右手握住电机的转子，大拇指指向电流的方向，四指指向磁场的方向，那么大拇指所指的方向就是电机的转动方向。
这个规则适用于直流电机的正常工作状态，可以帮助我们理解电机的工作原理。
在直流电机中，电流的大小和方向决定了电机的转矩大小和方向。
当电流方向改变时，电机的转动方向也会随之改变。
因此，通过控制电流的大小和方向，可以实现对直流电机的转速和转向进行精确控制。
直流电机的工作原理也与电机的种类有关。
常见的直流电机包括永磁直流电机和电磁直流电机。
永磁直流电机利用永磁体产生磁场，具有结构简单、体积小、响应速度快的特点，常用于一些小功率的应用中。
而电磁直流电机则通过外加电流产生磁场，具有结构复杂、体积大、但可以实现大功率输出的特点，常用于一些大功率的应用中。
总的来说，直流电机是一种将电能转换为机械能的重要装置，它通过电流在磁场中产生的洛伦兹力来实现转动。
了解直流电机的工作原理对于工程师和技术人员来说非常重要，可以帮助他们设计和应用各种类型的直流电机，满足不同领域的需求。
直流电机的基本工作原理
直流电机的基本工作原理
直流电机是一种将直流电能转换为机械能的电动机，广泛应用于工业、交通、家电等领域。
其基本工作原理如下：
一、电磁感应原理
直流电机的核心是电枢，它由若干个线圈组成。
当电枢通电时，线圈
内会产生磁场，而周围的永磁体也会产生磁场。
这两个磁场作用在一起，产生了磁力线的相互作用。
这里的相互作用就是电磁感应原理。
二、安培定则
电枢中的电流受到洛伦兹力的作用，从而产生了强烈的转动力矩。
这
里的转动力矩是根据安培定则来描述的。
安培定则是指电流在磁场中
的受力方向受洛伦兹力的限制。
三、换向器原理
由于直流电的特性，电流方向是恒定不变的。
因此，为了保证电枢能
够顺畅地旋转，需要借助一种叫做换向器的装置。
换向器能够将电枢
的电流方向随着电机的旋转而不断地反转，从而使电机一直保持转动。
四、通用性
直流电机具有通用性，不仅可以用于直流电源，还可以在交流电路中使用。
这得益于电机内部的换向器能够将交流电源转换为直流电源，从而使得直流电机能够在交流电路中运行。
五、应用广泛
直流电机广泛应用于各种领域，例如电子游戏机、电动机车、电动汽车、家庭电器等。
由于其结构简单、制造工艺简便，因此在现代工业中也占有重要地位。
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常见的电动机类型，广泛应用于各种电动设备和工业控制系统中。
它的工作原理基于法拉第电磁感应和楞次定律，通过电流在磁场中相互作用产生力矩，从而实现电能转化为机械能。
本文将详细介绍直流电机的工作原理及其相关知识。
一、直流电机的基本结构直流电机由定子、转子、永磁体、集电装置、换向器和机壳等组成。
定子上绕有一组线圈，称为电枢。
转子则由一片或多片导电材料构成。
当传导电流通过电枢时，产生的磁场与永磁体的磁场相互作用，使转子发生转动。
二、电枢的工作原理电枢是直流电机的核心组件，它通过电流激发磁场，从而产生力矩并推动转子运动。
具体来说，电流流经电枢时，会形成环绕电枢的磁场。
根据楞次定律，当导体（即电枢）在磁场中运动时，会产生一个与运动方向垂直的感应电动势。
这个感应电动势会导致电枢中的电流方向发生改变，实现了电能到机械能的转化。
三、永磁体的作用在直流电机中，永磁体是产生恒定磁场的关键部件。
它通常由强磁性材料制成，如钕铁硼或铁氧体。
永磁体的磁场与电枢产生的磁场相互作用，使电枢在磁场中运动。
同时，永磁体也可以提供稳定的磁场，使电机具备较高的功率密度和效率。
四、集电装置与换向器集电装置是直流电机中起到传递电流的作用。
由于转子会不断旋转，所以为了保持电流的稳定，需要使用集电装置来接触和传导电流。
而换向器则用于实现电流方向的改变，确保电枢能够持续地产生力矩并推动转子转动。
五、直流电机的应用由于直流电机具有结构简单、工作可靠、调速范围广等优点，广泛应用于各行各业。
在家用电器中，直流电机常用于风扇、洗衣机、真空吸尘器等设备中。
在工业生产中，直流电机则应用于各种机床、电动车辆、机器人等领域。
六、直流电机的优势与不足直流电机具有一些明显的优势，如启动扭矩大、调速性能好、响应快等。
同时，直流电机还可以通过外加电阻或控制器来实现调速和反转。
然而，直流电机也存在一些不足之处，例如换向器容易磨损、浪费能量较高等。
直流电机工作原理
直流电机工作原理直流电机是一种将直流电能转化为机械能的装置。
它是由一个固定部分（定子）和一个旋转部分（转子）组成的。
当电流通过定子线圈时，会在定子中产生一个磁场。
而当磁场与转子上的磁场相互作用时，就会产生一个电力矩，推动转子旋转。
直流电机的工作原理可以分为以下几个方面来说明：1.磁场产生：当直流电流通过定子线圈时，会在定子内部产生一个磁场。
这是因为电流通过线圈时，会在线圈周围产生一个磁场。
而由于定子线圈是直接与电源相连的，因此它会持续地产生磁场。
2.磁场与转子相互作用：转子上有一个磁场。
当转子与定子中的磁场相互作用时，就会产生一个电力矩。
这是因为两个磁场之间会相互吸引或排斥，从而产生一个力矩作用在转子上。
3.反向作用力：当转子开始转动时，它会产生一个逆向的电动势，也就是所谓的自感电势。
这个电动势会抵消部分输入电流，从而减少了电流在定子线圈上的流动，进而减小了定子产生的磁场。
4.固定磁场方向：为了确保转子始终朝向磁场运动，直流电机在定子中使用了一个永久磁体。
这个永久磁体在定子中产生一个固定的磁场，确保转子在该磁场方向上运动。
5.制动和调速：直流电机可以通过改变输入电流来调节转速。
当增加电流时，定子内部的磁场将会变强，从而增大了电力矩。
反之，当降低电流时，定子内部的磁场将会变弱，进而减小了电力矩。
通过这种方式，可以实现对直流电机的调速。
直流电机的工作原理可以通过施加电流和控制磁场来实现。
通过改变电流的大小和方向，可以控制转子的转动方向和速度。
这使得直流电机在许多应用中非常有用，例如在电动汽车和工业机械等领域。
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直流电能转化为机械能的装置。
它是现代工业中最常见的电动机之一，被广泛应用于电动车辆、家电、机械设备等领域。
本文将介绍直流电机的工作原理，包括结构、电磁感应和电流控制等方面。
一、结构直流电机由定子和转子组成。
定子是由一系列绕组和磁场产生器构成的，而转子上则搭载着用于产生磁场的电刷和集电环。
当电流通过磁场产生器时，会产生一个磁场，而由于电刷与集电环的存在，磁场会对转子产生作用力，使其旋转。
二、电磁感应直流电机的工作基于电磁感应现象，当通入定子绕组的直流电流发生变化时，会产生电磁感应电势。
这种感应电势会产生一个磁场，与磁场产生器的磁场相互作用，从而产生旋转力矩，驱动转子运动。
三、电流控制直流电机的速度和转矩可以通过控制通入绕组的电流来实现。
当电流增大时，磁场的强度也增大，从而产生更大的力矩，使转子加速。
反之，减小电流则使磁场减弱，转子减速。
因此，通过调节电流的大小，我们可以控制直流电机的转速和转矩。
四、工作原理当输入电源通入直流电机时，电流会流经定子绕组。
磁场产生器会产生一个稳定的磁场，而通过电流控制器调节电流大小，从而控制磁场的强度。
在电流通过绕组时，电磁感应现象会使得绕组周围形成一个磁场。
由于集电环和电刷的作用，将电流输入转子上的绕组。
而由于电刷与集电环间的换极作用，电流始终只流经转子绕组的一部分，使得转子在磁场的作用下旋转。
通过调节电流的大小，我们可以控制电机的转速和转矩。
五、应用领域直流电机因其特点被广泛应用于各种设备和场合。
在家用电器方面，直流电机被用于空调、洗衣机、吸尘器等；在电动交通工具方面，直流电机被应用于电动汽车、电动自行车等；在机械设备方面，直流电机被应用于机床、工程机械等。
由于其可控性和高效性，直流电机在工业自动化领域也有着广泛的应用。
总结：直流电机通过电磁感应现象将直流电能转化为机械能，其工作原理基于磁场的产生和电流的控制。
通过调节通入电机的电流大小，可以控制电机的转速和转矩。
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2．直流电动机的电枢 （1）电枢铁心 （2）电枢绕组 （3）换向器 （4）转轴 （5）风扇
电枢结构图
（1）电枢铁心
电枢铁心——主磁路的一部分，在铁心槽中嵌放电
枢绕组。 为了减少损耗，电枢铁心通常用厚度有0.5mm，表
直流电动机的工作原理： 直流电动机在外加电压的作用下，在导体中形成电流，载流导 体在磁场中将受到电磁力的作用，由于换向器的换向作用，导体进 入异性磁极时，导体中的电流方向相应改变，从而保证了电磁转矩 的方向不变，使直流电动机能连续旋转，把直流电能转换成机械能 输出。
直流电动机的运行是可逆的。当它作为发电机运行时，外加转
6．励磁方式——电动机励磁绕组连接和供电方式。 7．额定励磁电压（Uf）、额定励磁电流（If）——施 加在励磁绕组上的额定电压和在此额定电压下产生的额定 电流。 8．定额（工作方式）——电动机在额定值允许的持 续运行时间。
（1）连续定额（S1） （2）短时定额（S2）
（3）断续定额（S3） 9．额定温升——电动机在额定运行时所允许升高的 温度，即电动机允许的工作温度减去环境温度的数值，单 位用K表示。 10．绝缘等级——指电动机所采用的绝缘材料的耐热 等级。
面有绝缘层的圆形硅钢冲片叠压而成。
电枢结构图
（2）电枢绕组 电枢绕组——直流 电动机电路的主要部分。
作用：产生感应电 动势和流过电流而产生
电磁转矩实现机电能量
转换，是电动机中重要 部件。
电枢线圈在槽内安放示意图
按线圈间的连接方法,电枢绕组分为单叠绕组、单波 绕组、复叠绕组、复波绕组和蛙绕组,其中单叠绕组和单 波绕组是基本的电枢绕组。 1)单叠绕组
§8—1 直流电动机的原理、构造、分类及铭牌
一、基本工作原理
电刷A与换向片1接触 电刷A与换向片2接触 直流电动机工作原理示意图
载流导体ab和cd在磁场中要受到电磁力（单位为N） 的作用，其大小为： F＝BlIa 式中 B——磁场的磁感应强度（T）； l——导体的有效长度（m）； Ia——线圈的电流（A）。 通过换向器和电刷的作用，把直流电动机电刷间的直流 电流变成线圈内的交变电流，以确保电动机沿恒定方向旋转。
轴承 接线盒 底脚 直流电动机总装配图 通风孔
结构示意图 实物 直流电动机的径向剖面示意图
1．直流电动机的定子 （1）主磁极 主磁极——一种电磁铁。 极 身 主磁极铁心 主磁极 励磁绕组 励磁绕组——主磁极上用来产生主磁通的线圈。 各主磁极上的励磁绕组通常是串联，通电时要保证相 邻磁极的极性呈N极和S极交替的排列。 极 靴
结构 主磁极的结构
实物
（2）换向磁极
换向磁极——位于两个主磁极 之间的小磁极，又称为附加磁极。 组成：换向极铁心和换向磁极绕组。 作用：产生换向磁场，改善电动机 的换向，使电刷与换向片之间火花减小。
直流电动机的换向磁极
（3）机座 作用： 机械支撑。把主磁极、换向极、端盖等零部件固定起 来，要求它有一定的机械强度。 主磁路的一部分。让励磁磁通经过 (机座中磁通通过
矩拖动转子旋转，线圈产生感应电动势，接通负载以后提供电流， 从而将机械能转换为电能，当它作为电动机的运行时，通电的线圈
导体在磁场中受力，产生电磁转矩并拖动机械负载转动，从而将电
能变成机械能。
二、直流电动机的构造
Z2系列 直流电动机外形
Z4系列
后轴承盖
换向器
后端盖
轴承
风扇 电刷装置
电枢 视察窗 前轴承盖
四、 直流电动机的铭牌
提供电动机在正常运行时的额定数据，指出电动机使用条 件和要求。 1．型号 2．额定功率（PN） 3．额定电压（UN）
4．额定电流（IN） 5．额定转速（
直流电动机的铭牌
8．额定励磁电流（If） 10．额定温升
进行气隙测量吗，保证直流电动机运转时定子与电枢之间有均
匀的正常气隙值。
三、直流电动机的分类
1.按用途分类
2.按励磁方式分类
直流电动机 他励直流电动机 自励直流电动机
并励
串励
复励
3.按电枢直径分类 直流电动机电枢直径为1000mm 以上的称为大型直 流机；电枢直径为425~1000mm的称为中型直流机；电 枢直径小于425mm 的称为小型直流机。 4.按防护方式分类 直流电动机按防护方式可以分为开启式、防护式、 防滴式、全封闭式和封闭防水式等。
力矩直流电动机
直流测功机
3．按电枢直径分类 电枢直径为1000mm以上的，称为大型直流机；电枢直径 为425~1000mm的，称为中型直流机；电枢直径小于425mm 的，称为小型直流机。
4．按防护方式分类 有开启式、防护式、防滴式、全封闭式和封闭防水式等。
的部分称为磁轭)，要求有较好的导磁性能。
固定零部件。 机座一般为铸钢件或由钢板焊接而成。
(4)电刷装置
作用：将旋转的电枢与固定不动的外电路相连，把直流电压和
直流电流引入。 要求：与换向片既要有紧密的接触，又要有良好的相对滑动。
电刷位置示意
电刷结构 电刷装置结构图
电刷实物图
电刷装置由电刷、刷握、刷杆、刷杆座和压
绕组元件图
并联支路
单叠绕组的展开图
2)单波绕组
绕组元件图
并联支路
单波绕组的展开图
（3）换向器
作用：与电刷一起 将直流电动机输入的直 流电流转换成电枢绕组 内的交变电流，保证所
有导体上产生的转矩方
向一致。
换向器结构图
3.直流电动机的气隙 直流电动机中空气隙是磁路的重要一部分，由于磁阻较大， 对直流电动机运行性能有很大的影响，在拆装直流电动机时应
四、 分类
1．按励磁方式分类
他励直流电动机
并励自励直流电动机
串励自励直流电动机
复励自励直流电动机
2．按用途分类 直流电动机 挖掘机用直流电动机
广调速直流电动机
起重、冶金直流电动机 直流牵引电动机
龙门刨直流电动机
无槽直流电动机 防爆增安型直流电动机
船用直流电动机
精密机床用直流电动机 汽车起动机用直流电动机
1．电动机型号
型号标志含义举例：
2．额定功率（PN）——在额定工况下，长期运行所允许 的输出功率，单位用kW表示。
3．额定电压（UN）——在额定运行情况下，从电刷两端输 入给电动机的电源电压，单位用V表示。
4．额定电流（IN）——长期连续运行时，允许从电刷输入 给电枢绕组中的电流，单位用A表示。 5．额定转速（nN）——当电动机处于额定状态下运行时， 电动机转子的转速，单位用r/min表示。一般电动机用两个转速 表示，一个是基本转速(低转速)，另一个是最高转速。