电动机的直流工作原理解析

我们已对直流电动机的结构及应用有所了解。接下来我们将对直流电动机的工作原理进行介绍，让学习人员搞清直流电动机是怎么工作的，它是如何将电能转换为机械能的。

直流电动机工作时，转子铁心、转子线圈和换向器旋转，主磁极（定子永磁铁及衔铁）及电刷不旋转，直流电源经电刷加到转子线圈上。图3-6为直流电动机的工作原理结构图。

图3-6 直流电动机的工作原理结构图

当直流电动机接通直流电源时，直流电源的正、负极通过电刷与电动机的转子线圈接通。图3-7所示为直流电动机接通电源一瞬间的工作状态。直流电源的正、负两极通过电刷A和B与直流电动机的转子线圈接通，直流电流经电刷A、换向器1、线圈ab、换向器2、电刷B返回到电源的负极。

图3-7 直流电动机接通电源一瞬间的工作状态

图3-8所示为直流电动机转子转过90°后的工作状态。当转子转过90°时，两个线圈边处于磁场物理中性面，且电刷不与换向片接触，线圈中没有电流流过，F=0，转矩消失。但由于惯性的作用，转子会继续逆时针旋转，并转过90°继续运转。

图3-8 直流电动机转子转到90°时的工作状态

图3-9所示为直流电动机转子经180°后的工作状态。此时换向器也随之旋转，但电刷位置不变，线圈中电流方向发生了变化。电流经电刷A、换向器2，线圈ba、换向器1、电刷B返回到电源的负极。(www.xing528.com)

图3-9 直流电动机转子旋转180°后的工作状态

【注意】

由此可见，一个绕组从一个磁极范围经过中性面到了相对的异性磁极范围时，通过绕组的电流方向已改变一次，因此转子的转动方向保持不变。改变绕组中的电流方向是靠换向器的电刷来完成的。

提问

无刷直流电动机内部没有电刷和换向器，那么它的结构与工作过程与有刷直流电动机有什么区别呢？

回答

无刷直流电动机转子是由永久磁钢制成的，绕组设置在定子上，由定子产生磁场驱使转子旋转。而定子绕组必须根据转子磁极的方位切换其中电流的方向，才能使转子连续旋转，因此定子上才会设置霍尔传感器，来检测转子磁极的位置，以便借助于该位置信号控制定子绕组中的电流方向和相位。图3-10所示为无刷直流电动机的结构。

图3-10 无刷直流电动机的结构