直流电机的用途结构和原理(直流电机的用途结构图)

导语：直流电机的用途、结构

1、直流电机的用途

把机械能转变为直流电能的电机是直流发电机;反之，把直流电能转变为机械能的电机是直流电机。

在电机的发展史上，直流电机发明得较早，它的电源是电池，后来才出现了交流电机。当发明了三相交流电以后，交流电机得到迅速的发展。但是，迄今为止，工业领域里仍有使用直流电机的，这是由于直流电机具有以下突出的优点。

①调速范围广，易于平滑调速。

②启动、制动和过载转矩大。

③易于控制，可靠性较高。

直流电机多用于对调速要求较高的生产机械上，如轧钢机、电车、电气铁道牵引、挖掘

机械、纺织机械等。

直流发电机可用来作为直流电机以及交流发电机的励磁直流电源。

直流电机的主要缺点是换向问题，它限制了直流电机的极限容量，又增加了维护的工作量。为了克服这个缺点，许多人研究交流电机的调速，取得了一定的效果， 在某些调速场合可以代替直流电机。但是，由于利用了可控硅整流电源，使直流电机的应用增加了一个有利因素。目前，使用直流电机的场合也很多。

2、直流电机的结构

直流电机的结构形式是多种多样的，图2- I为国产Z2系列直流电机的剖面图。由图可见，直流电机的所有部件可以分为固定的和转动的两大部分。固定不动部分称为定子，转动部分称为转子。定子与转子之间因有相对运动，故留有一定的空 气隙，-般小型电机的气隙为0.7~5 mm,大型电机为5 ~ 10 mm。

1. 定子部分

直流电机定子主要作用是产生主磁场和作为机械的支撑。定子包括机座、主磁极、换向磁极、端盖和轴承等。电刷装置也固定在定子上。

(1)机座

机座有两方面的作用:一方面起导磁作用，作为电机磁路的一部分;另一方面起支撑作用，用来安装主磁极、换向磁极，并通过端盖支撑转子部分。机座一-般用导磁性能较好的铸钢件或钢板焊成，也可直接用无缝钢管加工而成。

(2)主磁极

主磁极用来产生电机工作的主磁场，它由主磁极铁心和励磁绕组组成，如图2-2所示。主磁极铁心为电机磁路的一部分，为了减少涡流损耗，一般采用厚1 ~1.5 mm的钢板冲制后叠装制成。用铆钉铆紧成为一个整体。

目前，常采用晶闸管整流电源作为直流电机的直流电源晶闸管整流电源般是通过单相或三相交流电整流获得它输出的电压、电流并不是纯直流,还含有一定的交流谐波，这就给直流电机带来了换向困难、损耗增加、噪声、振动等问题。为I减少交流谐波在主磁极和机座中造成的涡流损耗，采用厚0.5tm的表面有绝缘层的硅钢片制作主磁极和定子磁轭，Z4系列直流电机就是这样设计的。

主磁极绕组的作用是通人直流电产生励磁磁场，小型电机用电磁线绕制，大中型电机则用扁铜线绕制。绕组经绝缘处理后，套在主磁极铁心上，整个主磁极再用螺栓紧固在机座上。

(3)换向磁极.

换向磁极是位于两个主磁极之间的小磁极，又称为附加磁极。其作用是产生换向磁场，改善电机的换向。它由换向磁极铁心和换向磁极绕组组成。换向磁极铁心般用整块钢或钢板制成。在大型电机和用晶闸管供电的功率较大的电机中，为了能更好地改善电机的换向，换向磁极铁心也采用硅钢片叠片结构。换向磁极绕组和主磁极绕组一样制作,套装在换向磁极铁心上,最后固定在机座上。换向磁极绕组应当与电枢绕组串联,而且极性不能接反。小型直流电机换向不困难，- 般不用换向磁极。

(4)电刷装置

电刷装置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(或电流)引到外电路，或把外电路的电压、电流引入电枢绕组。电刷装置由电刷、刷握:刷杆、刷杆座和压力弹簧等组成，如图2-3所示。

电刷要有较好的导电性和耐磨性，一般用石墨粉压制而成，电刷放在刷握中的刷盒内，利用压力弹簧把电刷压在换向器上，刷握固定在刷杆上，借铜丝辫把电流从电刷引到刷杆上，再由导线接到接线盒中的端子上。通常，刷杆是用绝缘材料制作的，刷杆固定在刷杆座上，成为一个相互绝缘的整体部件。

2.转子

转子通称电枢，它是产生感应电动势、电流、电磁转矩，实现能量转换的部件。它由电枢铁心、电枢绕组、换向器、风扇和轴等组成，如图2 -4所示。

(1)电枢铁心

电枢铁心是直流电机主磁路的一部分， 在铁心槽中嵌放电枢绕组。电枢转动时，铁心中的磁通方向不断变化，会产生涡流和磁滞损耗。为了减少损耗，电枢铁心一般采用厚O.5 mm的表面有绝缘层的硅钢片叠压而成。图2-4中的4是铁心冲片，铁心外圆均匀地分布着嵌放电枢绕组的槽，轴向有轴孔和通风孔。

(2)电枢绕组

电枢绕组的作用是通过电流产生感生电动势和电磁转矩实现能量转换。电枢绕组通常用圆形或矩形截面的绝缘导线绕制而成，再按一定的规律嵌放在电枢铁心槽内，利用绝缘材料进行电枢绕组和铁心之间的绝缘处理。并对绕组采取紧固措施，以防旋转时被离心力抛出。

(3) 换向器

换向器的作用是将电枢中的交流电动势和电流转换成电刷间的直流电动势和电流，从而保证所有导体上产生的转矩方向一致。换向器结构如图2-5所示。

换向器由许多特殊形状的梯形铜片和起绝缘作用的云母片一片隔一片地叠成圆筒形，凸起的一端称为升高片，用来与电枢绕组端头相连;下面有燕尾槽，利用换向器套筒、V形压圈及螺旋压圈将换向片及云母片紧固成-一个整体;在换向片与套简、压圈之间用V形云母环绝缘，最后将换向器压在转轴上，这种属于装配式。在中、小型直流电机中常用的一种是整体式，它把铜片热压在塑料基体上，成为一个整体。

(4)转轴

转轴的作用是用来传递转矩，为了使电机能可靠地运行，转轴一般用合金钢锻压加工而成。

(5)风扇

风扇的作用主要是散热，降低电机温度！

整理仓促，如有不足，老铁谅解！

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