換向繞組與電樞繞組串聯(lián)

知識(shí)點(diǎn)：

直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)主講教師：

馮澤虎目

錄定子部分轉(zhuǎn)子部分122直流電動(dòng)機(jī)和直流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)基本是相同的,即都有可旋轉(zhuǎn)部分和靜止部分。可旋轉(zhuǎn)部分稱(chēng)為轉(zhuǎn)子,靜止部分稱(chēng)為定子,在定子和轉(zhuǎn)子之間存在著空氣隙。小型直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)小型直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)小型直流電動(dòng)機(jī)的剖面結(jié)構(gòu)定子的作用,在電磁方面是產(chǎn)生磁場(chǎng)和構(gòu)成磁路,在機(jī)械方面是整個(gè)電機(jī)的支撐,定子由磁極、機(jī)座、換向極、電刷裝置、端蓋和軸承組成。直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)1（1）機(jī)座機(jī)座也就是外殼部分,直流電機(jī)的機(jī)座外形如圖3-4所示,直流電機(jī)的機(jī)座有兩種形式,一種為整體機(jī)座,另一種為疊片機(jī)座。整體機(jī)座是用導(dǎo)磁率效果較好的鑄鋼材料制成的,該種機(jī)座能同時(shí)起到導(dǎo)磁和機(jī)械支撐作用。由于機(jī)座起導(dǎo)磁作用,因此機(jī)座是主磁路的一部分,成為定子鐵軛。主磁極、換向極及端蓋均固定在機(jī)座上,機(jī)座起支撐作用。一般直流電機(jī)均采用整體機(jī)座。疊片機(jī)座是用薄鋼板沖片疊壓成定子鐵軛,再把定子鐵軛固定在一個(gè)專(zhuān)起支撐作用的機(jī)座里,這樣定子鐵軛和機(jī)座是分開(kāi)的,機(jī)座只起支撐作用,可用普通鋼板制成。疊片機(jī)座主要用于主磁通變化快,調(diào)速范圍較高的場(chǎng)合直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)1（2）主磁極主磁極的作用是產(chǎn)生恒定、有一定的空間分布形狀的氣隙磁通密度。主磁極由主磁極鐵心和放置在鐵心上的勵(lì)磁繞組構(gòu)成。主磁極鐵心分成極身和極靴,極靴的作用是使氣隙磁通密度的空間分布均勻并小氣隙磁阻,同時(shí)極靴對(duì)勵(lì)磁繞組也起支撐作用。為減小渦流損耗,主磁極鐵心是用1.01.5mm厚的低碳鋼板沖成一定形狀,用鉚釘把沖片鉚緊,然后再固定在機(jī)座上。主磁極上的線(xiàn)圈是用來(lái)產(chǎn)生主磁通的,稱(chēng)為勵(lì)磁繞組。主磁極的結(jié)構(gòu)如圖3-6所示。當(dāng)給勵(lì)磁繞組通入直流電時(shí),極性是N、S交替出現(xiàn)的。直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)各主磁極均產(chǎn)生一定極性,相鄰兩主磁極的圖3-6

直流電機(jī)的主磁極結(jié)構(gòu)圖3-7

直流電機(jī)的換向極結(jié)構(gòu)1（3）換向極換向極又稱(chēng)為附加極,其結(jié)構(gòu)如圖3-7所示,換向極安裝在相鄰的兩主磁極之間,用螺釘固定在機(jī)座上,用來(lái)改善直流電機(jī)的換向,一般電機(jī)容量超過(guò)1kW時(shí)均應(yīng)安裝換向極。換向極是由換向極鐵心和換向極線(xiàn)圈組成。換向極鐵心可根據(jù)換向要求用整塊鋼制成,也可用厚1~1.5mm厚鋼板或硅鋼片疊成,所有的換向極線(xiàn)圈串聯(lián)后稱(chēng)換向繞組,換向繞組與電樞繞組串聯(lián)。換向極數(shù)目一般與主極數(shù)目相同,但在功率很小的直流電機(jī)中,只裝主極數(shù)一半的換向極或不裝換向極。換向極極性根據(jù)換向要求確定。直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)1（4）電刷電刷裝置的作用是通過(guò)電刷和旋轉(zhuǎn)的換向器表面的滑動(dòng)接觸,把轉(zhuǎn)動(dòng)的電樞繞組與外電路連接起來(lái)。電刷裝置一般由電刷、刷握、刷桿、刷桿座和匯流條組成,電刷的結(jié)構(gòu)如圖3-8所示。電刷是用石墨制成的導(dǎo)電塊,放在刷握內(nèi),用彈簧以一定的壓力將它壓在換向器的表面上。刷握用螺釘夾緊在刷桿上,刷桿裝在一個(gè)可以轉(zhuǎn)動(dòng)的刷桿座上,成為一個(gè)整體部件。刷桿與刷桿座之間是絕緣的,以免正、負(fù)電刷短路。直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)1（5）端蓋電機(jī)中的端蓋主要起支撐作用。端蓋固定在機(jī)座上,其上放置軸承支撐直流電機(jī)的轉(zhuǎn)軸,使直流電機(jī)能夠旋轉(zhuǎn)。直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)1轉(zhuǎn)子又稱(chēng)電樞,是電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分,其作用是產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩,從而實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)子由電樞鐵心、換向器、電機(jī)轉(zhuǎn)軸、電樞繞組、軸承和風(fēng)扇組成。轉(zhuǎn)子部分2（1）電樞鐵心電樞鐵心的作用是通過(guò)磁通（電機(jī)磁路的一部分）和嵌放電樞繞組。為減小當(dāng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)鐵心中的磁通方向發(fā)生變化引起的磁滯損耗和渦流損耗,電樞鐵心用0.35mm或0.5mm厚的硅鋼片疊成,疊片兩面涂有絕緣漆。鐵心疊片沿軸向疊裝,中小型電機(jī)的電樞鐵心通常直接壓裝在軸上；在大型電機(jī)中,由于轉(zhuǎn)子直徑較大,電樞鐵心壓裝在套于軸上的轉(zhuǎn)子支架上。電樞鐵心沖片上沖有放置電樞繞組的電樞槽、軸孔和通風(fēng)孔。圖3-9所示為小型直流電機(jī)的電樞沖片形狀和電樞鐵心裝配圖。圖3-9

直流電機(jī)的電樞鐵心和電樞沖片結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子部分2（2）電樞繞組電樞繞組安放在電樞鐵心槽內(nèi),隨著電樞旋轉(zhuǎn),在電樞繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)；當(dāng)電樞繞組中通過(guò)電流時(shí),能與磁場(chǎng)作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩,使電樞向一定的方向旋轉(zhuǎn)。在電機(jī)中每一個(gè)線(xiàn)圈稱(chēng)為一個(gè)元件,多個(gè)元件有規(guī)律地連接起來(lái)形成電樞繞組。繞制好的繞組放置在電樞鐵心上的槽內(nèi),放置在鐵心槽內(nèi)的直線(xiàn)部分在電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),稱(chēng)為元件的有效部分；在電樞槽兩端把有效部分連接起來(lái)的部分稱(chēng)為端接部分,端接部分僅起連接作用,在電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。電樞繞組用圓銅線(xiàn)或矩形截面銅導(dǎo)線(xiàn)制成,銅線(xiàn)的截面積決定于線(xiàn)圈中通過(guò)電流的大小。在直流電機(jī)電樞槽的剖面圖中,除導(dǎo)線(xiàn)本身包有絕緣外,上下層線(xiàn)圈間及線(xiàn)圈和鐵心之間都必須妥善絕緣。為了防止線(xiàn)圈在離心力作用下甩出,在槽口處用槽楔將線(xiàn)圈邊封在槽內(nèi),線(xiàn)圈伸出槽外的端接部分,用熱固性無(wú)緯玻璃絲帶或非磁性鋼絲扎緊。槽楔可用竹片或酚醛玻璃布板制成。轉(zhuǎn)子部分2（3）換向器換向器又稱(chēng)為整流子,對(duì)于發(fā)電機(jī),換向器的作用是把電樞繞組中的交變電動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟妱?dòng)勢(shì)向外部輸出直流電壓,對(duì)于電動(dòng)機(jī),它是把外界供給的直流電流轉(zhuǎn)變?yōu)槔@組中的交變電流以使電機(jī)旋轉(zhuǎn)。換向器結(jié)構(gòu)如圖3-10所示。換向器是由換向片組合而成,是直流電機(jī)的關(guān)鍵部件,也是最薄弱的部分。換向器采用導(dǎo)電性能好、硬度大、耐磨性能好的紫銅或銅合金制成。換向片的底部做成燕尾形狀,換向片尾部分嵌在含有云母絕緣的V型鋼環(huán)內(nèi),拼成圓筒形套入鋼套筒上,相鄰的兩換向片間以0.61.2mm的云母片作為絕緣,最后用螺旋壓圈壓緊。換向器固定在轉(zhuǎn)軸的一端。換向片靠近電樞繞組一段的部分與繞組引出線(xiàn)相焊接。圖3-

10直流電動(dòng)機(jī)換向器結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子部分2（4）轉(zhuǎn)軸、支架和風(fēng)扇對(duì)于小容量直流電機(jī),電樞鐵心就裝在轉(zhuǎn)軸