直流電機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)

1、直流電機(jī)是指能輸出直流電流的發(fā)電機(jī),或通入直流電流而產(chǎn)生機(jī)械運(yùn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī).,第二章 直流電機(jī),直流電機(jī)是電機(jī)的主要類(lèi)型之一。一臺(tái)直流電機(jī)即可作為發(fā)電機(jī)使用，也可作為電動(dòng)機(jī)使用，用作直流發(fā)電機(jī)可以得到直流電源，而作為直流電動(dòng)機(jī)，由于其具有良好的調(diào)速性能，在許多調(diào)速性能要求較高的場(chǎng)合，仍得到廣泛使用。,一.直流電機(jī)的用途,作電源用-直流發(fā)電機(jī).作動(dòng)力用-直流電動(dòng)機(jī).信號(hào)的傳遞=作為測(cè)量元件-直流測(cè)速發(fā)電機(jī)=作為執(zhí)行元件-直流伺服電動(dòng),作電源用-直流發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為直流電能；,作動(dòng)力用-直流電動(dòng)機(jī)將直流電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；,信號(hào)傳遞-直流測(cè)速發(fā)電機(jī)將機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào),信號(hào)傳遞-直流伺服電動(dòng)機(jī)將

2、控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)械信號(hào)。,二.直流電機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)1) 直流發(fā)電機(jī)的電勢(shì)波形較好，對(duì)電磁干擾的影響小。 2) 直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速范圍寬廣，調(diào)速特性平滑。直流電動(dòng)機(jī)過(guò)載能力較強(qiáng)，起動(dòng)和制動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大。 缺點(diǎn)由于存在換向器，其制造復(fù)雜，價(jià)格較高。,第一節(jié) 直流電機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu),一、直流電機(jī)的工作原理 (一)直流電動(dòng)機(jī)的工作原理,由皮薩電磁定律可得,載流線圈在氣隙磁場(chǎng)中產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩,如何產(chǎn)生方向不變的電磁力矩？,由換向器配合電刷對(duì)電流的換向作用，保證每個(gè)磁極下線圈邊中的電流始終是一個(gè)方向，使電動(dòng)機(jī)能連續(xù)地旋轉(zhuǎn)。這就是直流電動(dòng)機(jī)的工作原理。,直流電動(dòng)機(jī)的工作原理,注意： 電刷上加的是直流電壓 線圈

3、流過(guò)的是交流電流,直流電機(jī)換向器將外部的直流電變成了內(nèi)部交替變化的電流。,圖中電刷相對(duì)于磁極的位置保證了，無(wú)論線圈邊處在N極下，還是S極下，線圈電流均產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻碾姶帕兀瑥亩罐D(zhuǎn)子獲得了一個(gè)固定方向的電磁轉(zhuǎn)矩。,兩極直流電動(dòng)機(jī)工作原理圖,(二)直流發(fā)電機(jī)的工作原理,直流發(fā)電機(jī)的工作原理就是把電樞線圈中感應(yīng)產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)，靠換向器配合電刷的換向作用，使之從電刷端引出時(shí)變?yōu)橹绷麟妱?dòng)勢(shì)。,兩極直流發(fā)電機(jī)氣隙磁場(chǎng)、線圈電動(dòng)勢(shì)和電刷間電動(dòng)勢(shì)示意圖,二、直流電機(jī)的結(jié)構(gòu),直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)形式很多，但總體上總不外乎由定子(靜止部分)和轉(zhuǎn)子(運(yùn)動(dòng)部分)兩大部分組成。右圖即為普通直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。,（產(chǎn)生磁

4、場(chǎng)）,（產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，流過(guò)電流，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩）,主磁極 主磁極的作用是建立主磁場(chǎng)。主磁極由主磁極鐵心和套裝在鐵心上的勵(lì)磁繞組構(gòu)成。主磁極鐵心靠近轉(zhuǎn)子一端的擴(kuò)大的部分稱(chēng)為極靴，它的作用是使氣隙磁阻減小，改善主磁極磁場(chǎng)分布，并使勵(lì)磁繞組容易固定。,機(jī)座 機(jī)座有兩個(gè)作用，一是作為主磁極的一部分，二是作為電機(jī)的結(jié)構(gòu)框架。 機(jī)座中作為磁通通路的部分稱(chēng)為磁軛。機(jī)座一般用厚鋼板彎成筒形以后焊成，或者用鑄鋼件（小型機(jī)座用鑄鐵件）制成。機(jī)座的兩端裝有端蓋。,換向極 換向極是安裝在兩相鄰主磁極之間的一個(gè)小磁極，它的作用是改善直流電機(jī)的換向情況，使電機(jī)運(yùn)行時(shí)不產(chǎn)生有害的火花。換向極結(jié)構(gòu)和主磁極類(lèi)似，是由換向極鐵心和套

5、在鐵心上的換向極繞組構(gòu)成，并用螺桿固定在機(jī)座上。,端蓋 端蓋裝在機(jī)座兩端并通過(guò)端蓋中的軸承支撐轉(zhuǎn)子，將定轉(zhuǎn)子連為一體。同時(shí)端蓋對(duì)電機(jī)內(nèi)部還起防護(hù)作用。,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(dǎo)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(shí)與換向器表面形成滑動(dòng)接觸。,轉(zhuǎn)子的主要部件：,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且沖有齒、槽的型號(hào)為DR530或DR510的硅鋼片疊壓夾緊而成，如左圖所示。,電樞鐵心沖片 (0.35-0.5mm厚) （硅鋼片）,涂絕緣漆沖片疊壓而成,均勻開(kāi)槽,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(jī)的電路部分，也是感生電動(dòng)勢(shì)，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩進(jìn)行機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的部分。線圈用絕緣的圓形或矩形截面的導(dǎo)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），并用槽楔壓緊。大型電機(jī)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(jī)中，換向器起整流作用，在直流電動(dòng)機(jī)中，換向器起逆變作用，因此換向器是直