常見問題
直流電動機工作原理
直流電機原理 直流電機里邊固定有環(huán)狀永磁體，電流通過轉子上的線圈產生安培力，當轉子上的線圈與磁場平行時，再繼續(xù)轉受到的磁場方向將改變，因此此時轉子末端的電刷跟轉換片交替接觸，從而線圈上的電流方向也改變，產生的洛倫茲力方向不變，所以電機能保持一個方向轉動。
直流電機的結構
由直流電動機和發(fā)電機工作原理示意圖可以看到，直流電機的結構應由定子和轉子兩大部分組成。直流電機運行時靜止不動的部分稱為定子，定子的主要作用是產生磁場，由機座、主磁極、換向極、端蓋、軸承和電刷裝置等組成。運行時轉動的部分稱為轉子，其主要作用是產生電磁轉矩和感應電動勢，是直流電機進行能量轉換的樞紐，所以通常又稱為電樞，由轉軸、電樞鐵心、電樞繞組、換向器和風扇等組成。
1. 定子
?。?）主磁極
主磁極的作用是產生氣隙磁場。主磁極由主磁極鐵心和勵磁繞組兩部分組成。鐵心一般用0.5mm～1.5mm厚的硅鋼板沖片疊壓鉚緊而成，分為極身和極靴兩部分，上面套勵磁繞組的部分稱為極身，下面擴寬的部分稱為極靴，極靴寬于極身，既可以調整氣隙中磁場的分布，又便于固定勵磁繞組。勵磁繞組用絕緣銅線繞制而成，套在主磁極鐵心上。整個主磁極用螺釘固定在機座上，
1—換向器 2—電刷裝置 3—機座 4—主磁極 5—換向極
6—端蓋 7—風扇 8—電樞繞組 9—電樞鐵心
?。?）換向極
換向極的作用是改善換向，減小電機運行時電刷與換向器之間可能產生的換向火花，一般裝在兩個相鄰主磁極之間，由換向極鐵心和換向極繞組組成，如8.6所示。換向極繞組用絕緣導線繞制而成，套在換向極鐵心上， 圖8.5 主磁極的結構
換向極的數(shù)目與主磁極相等。
（3）機座
電機定子的外殼稱為機座，見圖8.4中的3。機座的作用有兩個：一是用來固定主磁極、換向極和端蓋，并起整個電機的支撐和固定作用；
1—主磁極 2—勵磁繞組 3—機座
二是機座本身也是磁路的一部分，借以構成磁極之間磁的通路，磁通通過的部分稱為磁軛。為保證機座具有足夠的機械強度和良好的導磁性能，一般為鑄鋼件或由鋼板焊接而成。
4）電刷裝置
電刷裝置是用來引入或引出直流電壓和直流電流的，如圖8.7所示。電刷裝置由電刷、刷握、刷桿和刷桿座等組成。電刷放在刷握內，用彈簧壓緊，使電刷與換向器之間有良好的滑動接觸，刷握固定在刷桿上，刷桿裝在圓環(huán)形的刷桿座上，相互之間必須絕緣。刷桿座裝在端蓋或軸承內蓋上，圓周位置可以調整，調好以后加以固定。
圖1.6 換向極 圖1.7 電刷裝置
1—刷握2—電刷
3—壓緊彈簧 4—刷辮 1—換向極鐵心 2—換向極繞組
2. 轉子(電樞)
?。?）電樞鐵心
電樞鐵心是主磁路的主要部分，同時用以嵌放電樞繞組。一般電樞鐵心采用由0.5mm厚的硅鋼片沖制而成的沖片疊壓而成(沖片的形狀如圖8.8(a)所示)，以降低電機運行時電樞鐵心中產生的渦流損耗和磁滯損耗。疊成的鐵心固定在轉軸或轉子支架上。鐵心的外圓開有電樞槽，槽內嵌放電樞繞組。
（2）電樞繞組
電樞繞組的作用是產生電磁轉矩和感應電動勢，是直流電機進行能量變換的關鍵部件，所以叫電樞。它是由許多線圈(以下稱元件)按一定規(guī)律連接而成，線圈采用高強度漆包線或玻璃絲包扁銅線繞成，不同線圈的線圈邊分上下兩層嵌放在電樞槽中，線圈與鐵心之間以及上、下兩層線圈邊之間都必須妥善絕緣。為防止離心力將線圈邊甩出槽外，槽口用槽楔固定，如圖8.9所示。線圈伸出槽外的端接部分用熱固性無緯玻璃帶進行綁扎。
?。?）換向器
在直流電動機中，換向器配以電刷，能將外加直流電源轉換為電樞線圈中的交變電流，使電磁轉矩的方向恒定不變；在直流發(fā)電機中，換向器配以電刷，能將電樞線圈中感應產生的交變電動勢轉換為正、負電刷上引出的直流電動勢。換向器是由許多換向片組成的圓柱體，換向片之間用云母片絕緣，換向 圖8.9 電樞槽的結構
片的緊固通常如圖8.10所示，換向片的下部做成鴿 1—槽楔 2—線圈絕緣 3—電樞導體
尾形，兩端用鋼制V形套筒和V形云母環(huán)固定，再用 4—層間絕緣 5—槽絕緣 6—槽底絕緣
螺母鎖緊。
4）轉軸
轉軸起轉子旋轉的支撐作用，需有一定的機械強度和剛度，一般用圓鋼加工而成。
圖8.10 換向器結構
1—換向片 2—連接部分 圖8.11 單疊繞組元件
1—首端 2—末端 3—元件邊 4—端接部分 5—換向片
直流電機的勵磁方式
1．他勵直流電機
勵磁繞組與電樞繞組無聯(lián)接關系，而由其他直流電源對勵磁繞組供電的直流電機稱為他勵直流電機，接線如圖（a）所示。圖中M表示電動機，若為發(fā)電機，則用G表示。永磁直流電機也可看作他勵或自激直流電機，一般直接稱作勵磁方式為永磁。
2．并勵直流電機
并勵直流電機的勵磁繞組與電樞繞組相并聯(lián)，接線如圖（b）所示。作為并勵發(fā)電機來說，是電機本身發(fā)出來的端電壓為勵磁繞組供電；作為并勵電動機來說，勵磁繞組與電樞共用同一電源，從性能上講與他勵直流電動機相同。
3．串勵直流電機
串勵直流電機的勵磁繞組與電樞繞組串聯(lián)后，再接于直流電源，接線如圖（c）所示。這種直流電機的勵磁電流就是電樞電流。
4．復勵直流電機
復勵直流電機有并勵和串勵兩個勵磁繞組，接線如圖（d）所示。若串勵繞組產生的磁通勢與并勵繞組產生的磁通勢方向相同稱為積復勵。若兩個磁通勢方向相反，則稱為差復勵。
不同勵磁方式的直流電機有著不同的特性。一般情況直流電動機的主要勵磁方式是他勵和串勵，其它勵磁方式，在電子工業(yè)的不斷完善下將逐漸被淘汰，直流發(fā)電機的主要勵磁方式有他勵、并勵和復勵方式。
直流發(fā)電機
直流發(fā)電機是把機械能轉化為直流電能的機器。它主要作為直流電動機、電解、電鍍、電冶煉、充電及交流發(fā)電機的勵磁電源等所需的直流電機。雖然在需要直流電的地方，也用電力整流元件，把交流電轉換成直流電，但從某些工作性能方面來看，交流整流電源還不能完全取代直流發(fā)電機。
直流電機銘牌
國產電機型號一般采用大寫的英文的漢語拼音字母的阿拉伯數(shù)字表示，其格式為：第一部分用大寫的拼音字母表示產品代號，第二部分用阿拉伯數(shù)字表示設計序號，第三部分用阿拉伯數(shù)字表示機座代號，第四部分用阿拉伯數(shù)字表示電樞鐵心長度代號。
以Z2---92為例：Z表示一般用途直流電動機；2表示設計序號，第二次改型設計；9表示機座序號；2電樞鐵心長度符號。
第一部分字符含義如下：
Z系列：一般用途直流電動機（如Z2 Z3 Z4 等系列）
ZY系列：永磁直流電機
ZJ系列：精密機床用直流電機
ZT系列：廣調速直流電動機
ZQ系列：直流牽引電動機
ZH系列：船用直流電動機
ZA系列：防爆安全型直流電動機
ZKJ系列：挖掘機用直流電動機
ZZJ系列：冶金起重機用直流電動機
直流電機的工作原理
直流發(fā)電機工作原理
直流發(fā)電機的工作原理就是把電樞線圈中感應的交變電動勢，靠換向器配合電刷的換向作用，使之從電刷端引出時變?yōu)橹绷麟妱觿莸脑怼?
感應電動勢的方向按右手定則確定（磁感線指向手心，大拇指指向導體運動方向，其他四指的指向就是導體中感應電動勢的方向。）
在圖1.1所示瞬間，導體a b 、c d 的感應電動勢方向分別由 b指向 a和由d 指向 c 。這時電刷 A呈正極性,電刷B 呈負極性。
圖1.1 直流發(fā)電機原理模型
當線圈逆時針方向旋轉180°時，這時導體c d 位于N 極下，導體a b 位于S 極下，各導體中電動勢都分別改變了方向。
圖1.2 直流發(fā)電機原理模型
從圖看出，和電刷 A接觸的導體永遠位于 N極下，同樣，和電刷 B接觸的導體永遠位于S 極下。因此，電刷 A始終有正極性，電刷 B始終有負極性，所以電刷端能引出方向不變的但大小變化的脈振電動勢。如果電樞上線圈數(shù)增多，并按照一定的規(guī)律把它們連接起來，可使脈振程度減小，就可獲得直流電動勢。這就是直流發(fā)電機的工作原理。
直流電動機工作原理
導體受力的方向用左手定則確定。這一對電磁力形成了作用于電樞一個力矩，這個力矩在旋轉電機里稱為電磁轉矩，轉矩的方向是逆時針方向，企圖使電樞逆時針方向轉動。如果此電磁轉矩能夠克服電樞上的阻轉矩（例如由摩擦引起的阻轉矩以及其它負載轉矩），電樞就能按逆時針方向旋轉起來。
圖1.3 直流電動機的原理模型
當電樞轉了180°后，導體 cd轉到 N極下，導體ab轉到S極下時，由于直流電源供給的電流方向不變，仍從電刷 A流入，經導體cd 、ab 后，從電刷B流出。這時導體cd 受力方向變?yōu)閺挠蚁蜃?，導體ab 受力方向是從左向右，產生的電磁轉矩的方向仍為逆時針方向。
圖1.4 直流電動機原理模型
因此，電樞一經轉動，由于換向器配合電刷對電流的換向作用，直流電流交替地由導體 ab和cd 流入，使線圈邊只要處于N 極下，其中通過電流的方向總是由電刷A 流入的方向，而在S 極下時，總是從電刷 B流出的方向。這就保證了每個極下線圈邊中的電流始終是一個方向，從而形成一種方向不變的轉矩，使電動機能連續(xù)地旋轉。這就是直流電動機的工作原理。
發(fā)布時間：2012-09-28 13:22:01