直流电机的工作原理及结构.ppt

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1、直流电机是指能输出直流电流的发电机直流电机是指能输出直流电流的发电机,或通入直流电流而产生机械运动的电动机或通入直流电流而产生机械运动的电动机.第二章直流电机直流电机是电机的主直流电机是电机的主要类型之一。要类型之一。一台直一台直流电机即可作为发电流电机即可作为发电机使用，也可作为电机使用，也可作为电动机使用动机使用，用作直流用作直流发电机可以得到直流发电机可以得到直流电源，而作为直流电电源，而作为直流电动机，由于其具有良动机，由于其具有良好的调速性能，在许好的调速性能，在许多调速性能要求较高多调速性能要求较高的场合，仍得到广泛的场合，仍得到广泛使用。使用。一一.直流电机的用途直流电机的用途作

2、电源用作电源用-直流发电机直流发电机.作动力用作动力用-直流电动机直流电动机.信号的传递信号的传递=作为测量元件作为测量元件-直流测速发电机直流测速发电机=作为执行元件作为执行元件-直流伺服电动直流伺服电动作电源用作电源用-直流发电机直流发电机将机械能转化为直流电能；将机械能转化为直流电能；作动力用作动力用-直流电动机直流电动机将直流电能转化为机械能；将直流电能转化为机械能；信号传递信号传递-直流测速发电机直流测速发电机将机械信号转换为电信号将机械信号转换为电信号信号传递信号传递-直流伺服电动机直流伺服电动机将控制信号转换为机械信号。将控制信号转换为机械信号。二二.直流电机的优缺点直流电机的优

3、缺点优点优点1)直流发电机的电势波形较好，对电磁干扰直流发电机的电势波形较好，对电磁干扰的影响小。的影响小。2)直流电动机的调速范围宽广，调速特性平直流电动机的调速范围宽广，调速特性平滑。直流电动机过载能力较强，起动和制动滑。直流电动机过载能力较强，起动和制动转矩较大。转矩较大。缺点缺点由于存在换向器，其制造复杂，价格较高。由于存在换向器，其制造复杂，价格较高。第一节第一节直流电机的工作原理及结构直流电机的工作原理及结构一、直流电机的工作原理一、直流电机的工作原理(一一)直流电动机的工作原理直流电动机的工作原理由皮由皮萨电磁定律可得萨电磁定律可得载流线圈在气隙磁场中产生的电磁转矩载流线圈在气隙

4、磁场中产生的电磁转矩如何产生方向不变的电磁力矩？如何产生方向不变的电磁力矩？由换向器配合电刷对电流的换向作用，保证每个磁极下线圈由换向器配合电刷对电流的换向作用，保证每个磁极下线圈边中的电流始终是一个方向，使电动机能连续地旋转。这就是边中的电流始终是一个方向，使电动机能连续地旋转。这就是直流电动机的工作原理。直流电动机的工作原理。直流电动机的工作原理直流电动机的工作原理注意：注意：电刷上加的电刷上加的是直流电压是直流电压线圈流过的线圈流过的是交流电流是交流电流直流电机换向器将外部的直流电变成了内部交直流电机换向器将外部的直流电变成了内部交替变化的电流。替变化的电流。图中电刷相对于磁极的位置保证

5、了，无论线圈图中电刷相对于磁极的位置保证了，无论线圈边处在边处在N N极下，还是极下，还是S S极下，线圈电流均产生逆极下，线圈电流均产生逆时针方向的电磁力矩，从而使转子获得了一个时针方向的电磁力矩，从而使转子获得了一个固定方向的电磁转矩。固定方向的电磁转矩。两极直流电动机工作原理图(二二)直流发电机的工作原理直流发电机的工作原理直流发电机的直流发电机的工作原理就是把工作原理就是把电枢线圈中感应电枢线圈中感应产生的交变电动产生的交变电动势，靠换向器配势，靠换向器配合电刷的换向作合电刷的换向作用，使之从电刷用，使之从电刷端引出时变为直端引出时变为直流电动势。流电动势。两极直流发电机气隙磁场、线圈

6、电动势和电刷间电动势示意图二、直流电机的结构二、直流电机的结构直流电机的结直流电机的结构形式很多，构形式很多，但总体上总不但总体上总不外乎由定子外乎由定子(静静止部分止部分)和转子和转子(运动部分运动部分)两两大部分组成。大部分组成。右图即为普通右图即为普通直流电机的结直流电机的结构图。构图。主磁极主磁极换向磁极换向磁极电刷装置电刷装置机座机座端盖端盖电枢绕组电枢绕组电枢铁心电枢铁心换向器换向器转轴转轴磁极铁心磁极铁心励磁绕组励磁绕组电刷电刷刷握刷握绝缘支架绝缘支架压紧力调整装置压紧力调整装置定子定子转子转子直直流流电电机机（产生磁场）（产生磁场）（产生磁场）（产生磁场）（产生电动势，流过（产

7、生电动势，流过（产生电动势，流过（产生电动势，流过电流，产生电磁转矩）电流，产生电磁转矩）电流，产生电磁转矩）电流，产生电磁转矩）主磁极主磁极主磁极的作主磁极的作用是建立主磁场用是建立主磁场。主主磁极由主磁极铁心和套磁极由主磁极铁心和套装在铁心上的励磁绕组装在铁心上的励磁绕组构成。主磁极铁心靠近构成。主磁极铁心靠近转子一端的扩大的部分转子一端的扩大的部分称为极靴，它的作用是称为极靴，它的作用是使气隙磁阻减小，改善使气隙磁阻减小，改善主磁极磁场分布，并使主磁极磁场分布，并使励磁绕组容易固定。励磁绕组容易固定。机座机座机座有两机座有两个作用，一是作为个作用，一是作为主磁极的一部分，主磁极的一部分，

8、二是作为电机的结二是作为电机的结构框架。构框架。机座中作机座中作为磁通通路的部分为磁通通路的部分称为磁轭。机座一称为磁轭。机座一般用厚钢板弯成筒般用厚钢板弯成筒形以后焊成，或者形以后焊成，或者用铸钢件（小型机用铸钢件（小型机座用铸铁件）制成。座用铸铁件）制成。机座的两端装有端机座的两端装有端盖。盖。换向极换向极换向极是安装在两相邻主磁极之间的换向极是安装在两相邻主磁极之间的一个小磁极，它的作用是改善直流电机的换向情况，一个小磁极，它的作用是改善直流电机的换向情况，使电机运行时不产生有害的火花。换向极结构和主使电机运行时不产生有害的火花。换向极结构和主磁极类似，是由换向极铁心和套在铁心上的换向极

9、磁极类似，是由换向极铁心和套在铁心上的换向极绕组构成，并用螺杆固定在机座上。绕组构成，并用螺杆固定在机座上。端盖端盖端盖装在机座两端并通过端盖端盖装在机座两端并通过端盖中的轴承支撑转子，将定转子连为一体。中的轴承支撑转子，将定转子连为一体。同时端盖对电机内部还起防护作用。同时端盖对电机内部还起防护作用。电刷装置电刷装置电刷电刷装置是电枢电路的引装置是电枢电路的引出（或引入）装置，出（或引入）装置，它由电刷，刷握，刷它由电刷，刷握，刷杆和连线等部分组成，杆和连线等部分组成，右图所示，电刷是石右图所示，电刷是石墨或金属石墨组成的墨或金属石墨组成的导电块，放在刷握内导电块，放在刷握内用弹簧以一定的压

10、力用弹簧以一定的压力按放在换向器的表面，按放在换向器的表面，旋转时与换向器表面旋转时与换向器表面形成滑动接触。形成滑动接触。转子的主要部件：转子的主要部件：电枢铁心电枢铁心电枢电枢铁心既是主磁路的组铁心既是主磁路的组成部分，又是电枢绕成部分，又是电枢绕组支撑部分；电枢绕组支撑部分；电枢绕组就嵌放在电枢铁心组就嵌放在电枢铁心的槽内。为减少电枢的槽内。为减少电枢铁心内的涡流损耗，铁心内的涡流损耗，铁心一般用厚铁心一般用厚且冲有且冲有齿、槽的型号为齿、槽的型号为DR530或或DR510的硅的硅钢片叠压夹紧而成，钢片叠压夹紧而成，如左图所示。如左图所示。电枢铁心冲片电枢铁心冲片厚厚)（硅钢片（硅钢片）

11、涂绝缘漆冲涂绝缘漆冲片叠压而成片叠压而成均匀开槽均匀开槽电枢绕组电枢绕组电枢电枢绕组由一定数目的电绕组由一定数目的电枢线圈按一定的规律枢线圈按一定的规律连接组成，他是直流连接组成，他是直流电机的电路部分，也电机的电路部分，也是感生电动势，产生是感生电动势，产生电磁转矩进行机电能电磁转矩进行机电能量转换的部分。线圈量转换的部分。线圈用绝缘的圆形或矩形用绝缘的圆形或矩形截面的导线绕成，分截面的导线绕成，分上下两层嵌放在电枢上下两层嵌放在电枢铁心槽内，上下层以铁心槽内，上下层以及线圈与电枢铁心之及线圈与电枢铁心之间都要妥善地绝缘间都要妥善地绝缘（右图），并用槽楔（右图），并用槽楔压紧。大型电机电枢压

12、紧。大型电机电枢绕组的端部通常紧扎绕组的端部通常紧扎在绕组支架上。在绕组支架上。换向器换向器在直流发电机中，换向在直流发电机中，换向器起整流作用，在直流器起整流作用，在直流电动机中，换向器起逆电动机中，换向器起逆变作用，因此换向器是变作用，因此换向器是直流电机的关键部件之直流电机的关键部件之一。换向器由许多具有一。换向器由许多具有鸽尾形的换向片排成一鸽尾形的换向片排成一个圆筒，其间用云母片个圆筒，其间用云母片绝缘，两端再用两个绝缘，两端再用两个V形形环夹紧而构成，如图所环夹紧而构成，如图所示。示。电枢绕组的每一个电枢绕组的每一个线圈两端分别焊接在两线圈两端分别焊接在两个换向片上个换向片上。换向器换向器