磁場是電機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的媒介。直流電機(jī)中產(chǎn)生磁場的方式有兩種，一種是永久磁鐵磁場，只在一些比較特殊的微電機(jī)中采用；另一種是電磁鐵磁場，是由套在主極鐵心上的勵磁繞組通入電流產(chǎn)生的，稱為勵磁磁場，一般電機(jī)都采用這種勵磁形式。2.3直流電機(jī)的磁場2.3.1直流電機(jī)按勵磁方式分類他勵直流電機(jī)并勵直流電機(jī)串勵直流電機(jī)復(fù)勵直流電機(jī)各種勵磁方式的接線圖2.3.2直流電機(jī)空載磁場空載時(shí)電機(jī)中的磁場分布是對稱的，磁通可以分為兩部分。其中絕大部分從主極鐵心經(jīng)氣隙、電

樞，再經(jīng)過相鄰主極下的氣隙和主極鐵心，最后

經(jīng)定子磁軛閉合，同時(shí)交鏈勵磁繞組和電樞繞組

，在電樞繞組中感應(yīng)電動勢，實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換

，稱為主磁通；另一部分不穿過氣隙進(jìn)入電樞，

而是經(jīng)過主極間的空氣或定子磁軛閉合，不參與

機(jī)電能量轉(zhuǎn)換，稱為漏磁通。主極漏磁系數(shù)（1.15~1.25）主磁極無齒電樞表面的氣隙磁密分布磁化曲線2.3.3直流電機(jī)的電樞磁場當(dāng)電機(jī)有負(fù)載、電樞繞組中有電流通過時(shí)，該電流也會在電機(jī)中產(chǎn)生磁場，稱之為電樞磁場。下面分析電刷放在幾何中性線和偏離幾何中性線兩種情況下的兩種電樞磁場。電刷在幾何中性線上時(shí)的電樞磁場電刷在幾何中性線上時(shí)的電樞磁場可見，當(dāng)電刷放在幾何中性線上時(shí)，電樞磁動勢的軸線也在幾何中性線上，恰與主極軸線正交（無論主極對數(shù)多少，總是在空間上相差90°電角度，僅在p=1時(shí)，電角度才與機(jī)械角度相等），故通常稱之為交軸電樞磁動勢，其最大值記為Faq。電刷偏離幾何中性線的電樞磁場綜上可知，電刷偏離幾何中性線后，電樞電流除了產(chǎn)生交軸電樞磁動勢之外，同時(shí)還出現(xiàn)了直軸電樞磁動勢。2.3.4電樞反應(yīng)對于任意一臺負(fù)載運(yùn)行的電機(jī)來說，勵磁磁場和電樞磁場都是同時(shí)存在的；或者說，電機(jī)的負(fù)載磁場就是由二者共同建立的，并且負(fù)載磁場與空載磁場之間的差別完全是電樞磁場作用的結(jié)果，我們把這種電樞磁場對勵磁磁場的作用稱為電樞反應(yīng)。

接下來分別考慮交軸分量和直軸分量對勵磁磁場的作用與影響，前者稱之為交軸電樞反應(yīng)，后者稱之為直軸電樞反應(yīng)。2.3.4電樞反應(yīng)交軸電樞反應(yīng)2.3.4電樞反應(yīng)交軸電樞反應(yīng)對氣隙磁場的影響（1）使物理中性線偏離幾何中性線一個(gè)α角。對發(fā)電機(jī)，偏移為順電樞轉(zhuǎn)向，對電動機(jī)則是逆電樞轉(zhuǎn)向。（2)不計(jì)飽和影響，對每個(gè)主極下的磁場，一半被削弱，但另一半被加強(qiáng)，總的磁通不變。（3）記及飽和影響，對被削弱的一半來說，波形與不計(jì)飽和時(shí)相同；但對于被加強(qiáng)的一半，由于實(shí)際磁路中鐵磁材料的飽和影響，磁密曲線會下降，因此，每極磁通量也會減少。

綜上述，實(shí)際電機(jī)中，交軸電樞反應(yīng)不但使氣隙磁場畸變，而且還有去磁作用。2.3.4電樞反應(yīng)2.直軸電樞反應(yīng)

電刷偏離幾何中性線時(shí)，同時(shí)產(chǎn)生交軸電樞反應(yīng)和直軸電樞反應(yīng)。

由于直軸電樞磁場軸線與主極軸線重合，因此其作用應(yīng)該只是影響每極磁通的大小。2.3.5感應(yīng)電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩1.感應(yīng)電動勢第k根串聯(lián)導(dǎo)體的感應(yīng)電動勢為則支路感應(yīng)電動勢為

令（1）（2）（3）2.3.5感應(yīng)電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩又（4）（5)故式（2）最終可改寫為（6）CE為電動勢常數(shù)p為電機(jī)極對數(shù)，N為電樞繞組總導(dǎo)體數(shù)，a為電樞繞組并聯(lián)支路對數(shù)，Φ為每極磁通量（單位Wb），n為電機(jī)轉(zhuǎn)速（單位r/min），E的單位為V。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速n一定時(shí)，E與Φ成正比，不計(jì)飽和時(shí)，即與勵磁電流成正比。當(dāng)每極磁通量Φ一定時(shí)，E與n成正比。設(shè)為支路電流，則其與電樞電流之間有關(guān)系由于第k根導(dǎo)體所受的電磁力為產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩是(7)(8)(9)2.3.5感應(yīng)電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩2.電磁轉(zhuǎn)矩2.3.5感應(yīng)電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩合成電磁轉(zhuǎn)矩為(10)ＣＴ轉(zhuǎn)矩常數(shù)，也稱電機(jī)常數(shù)直流電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩為Tem=CTΦIa其中CT=pN／2πa為轉(zhuǎn)矩常數(shù)。p為電機(jī)極對數(shù)，N為電樞繞組總導(dǎo)體數(shù)，a為電樞繞組并聯(lián)支路對數(shù)，Φ為每極磁通量（單位Wb），Ia為電樞電流（單位為A）（通過電刷流入或流出的電流），Tem的單位為N.m。電動勢常數(shù)與轉(zhuǎn)矩常數(shù)的關(guān)系：CT=(30/π)CE=9.55CE比較