汽车电工电子技术课件 任务1直流电动机.pptxVIP

5.1直流电动机

演讲人

5.1.1直流电动机概述

1.直流电动机概念

直流电动机主要由定子和转子构成，通过电刷给转子供电。当电动机开启后，转子线圈中有电流流过，通电导体在磁场中受到安培力的作用开始旋转。为了让线圈一直往一个方向旋转，则需要通过换向器更改转子内磁场的极性，使转子一直受同向的安培力。在实际应用中，会通过增加极数的方式，使转子转动更加平稳。

5.1.1直流电动机概述

2.直流电机的分类

直流电动机按照结构和工作原理会进行不同的分类，如下图5.1所示。

图5.1直流电动机分类

5.1.1直流电动机概述

3.直流电机结构

直流电动机主要由定子和转子两大部分构成。直流电动机运转时，静止不动的部分称为定子，其主要作用是产生磁场。而运动时旋转的部分称为转子，其作用是产生电磁转矩和感应电动势，如下图5.2所示。

图5.2直流电动机结构

5.1.1直流电动机概述

（1）定子

定子主要由主磁极、换向极、电刷和基座等构成。其主要作用是产生磁场和进行机械固定。如图5.3所示。

1）机座：机座一般由导磁性能良好的铸钢件或钢板焊接而成。一方面能够起导磁作用，另一方面起安装支撑作用。

2）主磁极：定子主磁极的作用是产生主磁场。所以，主磁极既可以是永磁体也可以是电磁铁。当主磁极为电磁铁时，主要由主磁极铁芯和励磁绕组两部分构成。其中，主磁极铁芯一般采用的是1-1.5mm厚的薄钢板材料。

图5.3直流电机定子结构

5.1.1直流电动机概述

3）换向磁极：换向极是位于两个主磁极之间的小磁极，又被称为附加极。其主要作用是产生换向磁场，改善电机的换向，减少电机运行时电刷下产生的火花。换向极由换向磁极铁芯和换向磁极绕组构成。

4）电刷：电刷的作用是通过电刷与换向器的滑动接触，把电枢绕组中的电动势引到外部电路，或者把外部电路的电压、电流引到电枢绕组中。电刷放在电刷盒内，用弹簧压紧在换向器上，电刷上的铜丝辫，用于引出、引入电流。

（2）转子

转子也称为电枢，它是产生感应电动势、电流、电磁转矩而实现能量转换的部件。主要由电枢铁芯、电枢绕组及换向器等组成，如图5.4所示。

图5.4直流电机转子结构

5.1.1直流电动机概述

1）电枢铁芯：是承受电磁力作用的部件，也是电机磁路的一部分。电枢铁芯上的凹槽是用来存放电枢绕组的。电枢铁芯一般用0.5mm厚的硅钢片叠压而成，这样可以减少在电枢铁芯上产生的涡流损耗和磁滞损耗。

2）转轴：是用来传递转矩的，为了使电机运行稳定，转轴一般采用合金钢锻压加工。

3）电枢绕组：其作用是通过电流产生感应电动势和电磁转矩，实现能量转换。首先，电枢绕组之间以及电枢绕组和电枢铁心之间都要做好绝缘处理，然后再把电枢绕组按照一定规律放置在电枢铁芯上的嵌线槽内。注意，槽口处需要将电枢绕组压紧，以免离心力过大，将电枢绕组甩出槽外。

4）换向器：换向器由许多的换向片组成，换向片之间用云母绝缘片使之相互绝缘。在直流电动机中换向器与电刷滑动接触，使转动的电枢绕组与静止的外电路相连，实现电枢绕组中的电流换向。在电动机中，换向器是将外加的直流电转换成电枢绕组内的交变电流；在发电机中，换向器是将绕组内的交变电动势变换成电刷两端的直流电动势。

5.1.2直流电动机工作原理

从图5.5中，我们可以看到线圈和换向片相互连接，换向片则固定在转轴上，随电机轴一起旋转，电刷在空间上固定不动且与换向片接触。

当在电机的两电刷端加上直流电压，由电刷和换向器将电能引入电枢线圈中，那么通电的线圈在磁场中将受到安培力的作用开始转动，产生电磁转矩。之后，在换向器的作用下，使在同一个极（N极或者S极）下线圈边中的电流始终是一个方向，从而保证了该极下线圈边所受的电磁力方向不变。这样，线圈在磁场中将一直受到同方向的力，使电动机连续地旋转起来，从而现将电能转换成机械能，这就是直流电动机的工作原理。

5.1.2直流电动机工作原理

图5.5直流电机工作原理

5.1.2直流电动机工作原理

安培力是通电导线在磁场中受到的作用力，安培力的方向用左手定则来判断。左手定则：伸出左手，使大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面内。把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入掌心，四指指向电流的方向。那么，大拇指所指的就是通电导体在磁场中所受到的安培力方向。如下图5.6所示，可以看到，在安培力的作用下，线圈一直逆时针方向转动。

图5.6线圈受安培力方向

5.1.2直流电动机工作原理

根据励磁线圈和转子绕组的联接关系，励磁式的直流电机又可细分为他励、并励、串励和复励，如下图5.7所示。

（1）他励电动机：励磁线圈与转子电枢的电源分开。

（2）并励电动机：励磁线圈与转子电枢并联到同一电源上。

（3）串励电动机：励磁线圈与转子电枢串联接到同一电源上。

（4）复励电动机