直流電動機的工作原理NEWENERGYVEHICLES

直流電動機的工作原理主講人：李強強NEWENERGYVEHICLES鄭州信息科技職業(yè)學院直流電動機將直流電能轉換為機械能的電動機，其有定子和轉子兩部分組成。定子是靜止不動的部分，主要作用是產(chǎn)生氣隙磁場，轉子是直流電動機的轉動部分，又稱電樞。在一對靜止的磁極N和S之間，裝設一個可以繞中心橫軸而轉動的圓柱形鐵芯，在它上面裝有矩形的線圈abcd。這個轉動的部分通常叫做電樞。線圈的末端a和d分別接到叫做換向片的兩個半圓形銅環(huán)上。換向片之間彼此絕緣，它們和電樞裝在同一根軸上，可隨電樞一起轉動。A和B是兩個固定不動的碳質(zhì)電刷，他們和換向片之間滑動接觸，來自直流電源的電流就是通過電刷和換向片流到電樞的線圈。當電刷A和B分別連接直流電源的正負極時，電流從電刷A流入，從電刷B流出，通過線圈abcd形成回路。導線ab和cd在磁場的作用下會產(chǎn)生磁力，其方向由左手定則來決定。左圖a端處換向片1，與電刷A接觸，與電源正極接通，d端處換向片2，與電刷B接觸，與電源負極接通；右圖電樞轉過一定角度后，d端處換向片2，與電刷A接觸，與電源正極接通，a端處換向片2，與電刷B接觸，與電源負極接通。左右圖表示電樞轉動在不同位置，其線圈內(nèi)電流方向是相反的。線圈中的電流方向是a-b-c-d，ab邊的電流從a流向b，朝向圖片內(nèi)部，我們用圓圈里面一個加號來表示。cd邊的電流從c流向d，是從圖片內(nèi)部朝向外部的，我們用圓圈內(nèi)部一個點來表示。根據(jù)左手定則可以判斷ab和cd邊的受力方向，對于ab邊，我們將左手四指指向電流方向，讓磁場方向穿過手掌心，那么拇指所指即為其受力方向。ab受力的方向是從右到左，圖片中f所表示是形成轉矩的力分量，而cd受力的方向是從左到右，這樣，在電樞上就產(chǎn)生了逆時針方向的轉矩。當電樞在右圖位置時，ab邊從N極轉向了S極位置，而cd邊從S極轉向了N極附近。那么之前a端的換向片1跟電刷B接觸，d端換向片2跟電刷A接觸，這是線圈的電流方向就變成相反的方向了。此時是d-c-b-a，雖然說線圈內(nèi)電流方向變了，但是保證了在同一位置的導線電流方向不變，也就是說不管當ab還是cd轉到此處時，其內(nèi)部電流方向是相同的。因此轉矩的方向也不會改變，電樞將按照逆時針方向繼續(xù)旋轉。如果沒有這樣的設置，而是讓電流方向始終是a-b-c-d，那么電樞所受到轉矩方向就會有什么影響呢？當電流流過電樞線圈時，載流導體在勵磁磁場的作用下產(chǎn)生的電磁力?的表達式為?=BILB為磁場的磁感應強度I為ab、cd有效長度整個線圈的電磁轉矩為T=DBILD為電樞直徑如果通過電樞線圈的電流大小不變，磁極磁通密度在垂直于導體運動方向的空間按正弦規(guī)律分布，電樞為勻速轉動時，由電流和磁場相互作用產(chǎn)生的電磁轉矩隨時間變化，除了平均轉矩外，還包含著交變轉矩。上述直流電動機模型只有一匝線圈，所受到的電磁力很小，轉矩脈動較大。為了克服這些缺點，實際的電動機都是由很多匝線圈組成，并且按照一定的連接方法分布在整個電樞表面上，通常稱為電樞繞組。隨著線圈數(shù)目的增加，換向片的數(shù)目也相應地增多，有多個換向片組合起來的整體即為換向器。