1、直流電機結(jié)構(gòu)與工作原理電機教研室 崔皆凡,直流發(fā)電機是怎樣發(fā)電的?,直流電動機是怎樣旋轉(zhuǎn)的?,直 流 電 機,優(yōu)點：直流電動機調(diào)速性能、起動性能良好。 直流發(fā)電機供電質(zhì)量好。,缺點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、維護不便、可靠性 差。換向器制約了它的發(fā)展和應(yīng)用。,用途：直流電動機用于牽引或驅(qū)動設(shè)備中：機 車、機床、起重設(shè)備等。 直流發(fā)電機用作電源：同步發(fā)電機勵磁 電源、直流電動機電源等。,直流電機外型結(jié)構(gòu),直流發(fā)電機電動機組,國外生產(chǎn)企業(yè),直 流 電 機,1-風扇；2-機座；3-電樞；4-主磁極；5-刷架；6-換向器；7-接線板；8-出線盒；9-換向極；10-端蓋,直 流 電 機 結(jié) 構(gòu) 圖,直流電機裝配

2、示意圖,側(cè)視示意圖,直流電機定子磁極,換 向 極,定子結(jié)構(gòu),主 磁 極,主磁極的作用是建立主磁場。絕大多數(shù)直流電機的主磁極不是用永久磁鐵而是由勵磁繞組通以直流電流來建立磁場。主磁極由主磁極鐵心和套裝在鐵心上的勵磁繞組構(gòu)成。主磁極鐵心靠近轉(zhuǎn)子一端的擴大的部分稱為極靴，它的作用是使氣隙磁阻減小，改善主磁極磁場分布，并使勵磁繞組容易固定。為了減少轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時由于齒槽移動引起的鐵耗，主磁極鐵心采用11.5mm的低碳鋼板沖壓一定形狀疊裝固定而成。主磁極上裝有勵磁繞組，整個主磁極用螺桿固定在機座上。主磁極的個數(shù)一定是偶數(shù)，勵磁繞組的連接必須使得相鄰主磁極的極性按 N，S 極交替出現(xiàn)。,換 向 極,機 座,機

3、座有兩個作用，一是作為主磁極的一部分，二是作為電機的結(jié)構(gòu)框架。 機座中作為磁通通路疊部分稱為磁軛。機座一般用厚鋼板彎成筒形以后焊成，或者用鑄鋼件（小型機座用鑄鐵件）制成。機座的兩端裝有端蓋。,端 蓋,端蓋裝在機座兩端并通過端蓋中的軸承支撐轉(zhuǎn)子，將定轉(zhuǎn)子連為一體。同時端蓋對電機內(nèi)部還起防護作用。,換向器,轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu),鐵心 和 繞組,電 樞 繞 組,電樞繞組由一定數(shù)目的電樞線圈按一定的規(guī)律連接組成，他是直流電機的電路部分，也是感生電動勢，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩進行機電能量轉(zhuǎn)換的部分。線圈用絕緣的圓形或矩形截面的導線繞成，分上下兩層嵌放在電樞鐵心槽內(nèi)，上下層以及線圈與電樞鐵心之間都要妥善地絕緣（右圖），并用槽楔

4、壓緊。大型電機電樞繞組的端部通常緊扎在繞組支架上。,換 向 器,在直流發(fā)電機中，換向器起整流作用，在直流電動機中，換向器起逆變作用，因此換向器是直流電機的關(guān)鍵部件之一。換向器由許多具有鴿尾形的換向片排成一個圓筒，其間用云母片絕緣，兩端再用兩個V形環(huán)夾緊而構(gòu)成，如圖所示。每個電樞線圈首端和尾端的引線，分別焊入相應(yīng)換向片的升高片內(nèi)。小型電機常用塑料換向器，這種換向器用換向片排成圓筒，再用塑料通過熱壓制成。,電樞鐵心沖片（轉(zhuǎn)子）,開口槽,梨型槽,電 樞 鐵 心,電樞鐵心既是主磁路的組成部分，又是電樞繞組支撐部分；電樞繞組就嵌放在電樞鐵心的槽內(nèi)。為減少電樞鐵心內(nèi)的渦流損耗，鐵心一般用厚0.5mm且沖有

5、齒、槽的型號為DR530或DR510的硅鋼片疊壓夾緊而成，如左圖所示。小型電機的電樞鐵心沖片直接壓裝在軸上，大型電機的電樞鐵心沖片先壓裝在轉(zhuǎn)子支架上，然后再將支架固定在軸上。為改善通風，沖片可沿軸向分成幾段，以構(gòu)成徑向通風道。,直流電機電刷結(jié)構(gòu),電 刷 裝 置,電刷裝置是電樞電路的引出（或引入）裝置，它由電刷，刷握，刷桿和連線等部分組成，右圖所示，電刷是石墨或金屬石墨組成的導電塊，放在刷握內(nèi)用彈簧以一定的壓力按放在換向器的表面，旋轉(zhuǎn)時與換向器表面形成滑動接觸。刷握用螺釘夾緊在刷桿上。每一刷桿上的一排電刷組成一個電刷組，同極性的各刷桿用連線連在一起，再引到出線盒。刷桿裝在可移動的刷桿座上，以便調(diào)

6、整電刷的位置。,定子+氣隙+轉(zhuǎn)子構(gòu)成電機,定子產(chǎn)生磁場、作機械支撐，包括：主磁極、換向極、機座、端蓋、軸承等。,轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生感應(yīng)電勢，包括：電樞鐵心、電樞繞組、換向器、軸、冷卻風扇等。,氣隙耦合磁場，實現(xiàn)定轉(zhuǎn)子、能量傳遞。,直流電機物理模型,直流電動機工作原理,知 識 點,1 直流電機的工作原理,直流電機基本結(jié)構(gòu)以及直流電能與機械能之間的轉(zhuǎn)換過程;電機的可逆運行；額定值的意義。,知 識 點,2 直流電機的繞組、磁場及電樞反應(yīng),繞組總是自成閉和回路。單疊繞組a=p；單波繞組a 1。,氣隙磁場是由勵磁磁勢和電樞磁勢共同建立的； 電樞磁場對勵磁磁場的作用稱為電樞反應(yīng)； 電樞繞組和氣隙磁場發(fā)生相對運動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢； 氣隙磁場與繞組電流相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。,知 識 點,3. 直流電機的電勢平衡方程式、功率