电磁式直流电动机的工作过程很有趣

前面我们了解了永磁式电动机将电能转换为机械能的过程，那么电磁式直流电动机是如何实现这一转换过程的呢？下面我们深入学习永磁式直流电动机的转动原理中去，探究一下这个好玩的工作过程，从学习中找到乐趣。

1.电磁式直流电动机的工作过程

电磁式直流电动机按照主磁极与电枢绕组接线方式不同，又可分为他励式、串励式、并励式、复励式等几种，其内部结构及供电方式略有不同，因此其工作过程也有部分差异，但其基本的工作过程大致相同。

（1）他励式直流电动机的工作过程

他励式直流电动机的转子绕组和定子绕组分别接到各自的电源上，这种电动机需要两套直流电源。图3-22所示为他励式直流电动机的工作过程。

图3-21 典型电磁式直流电动机转子绕组与换向器的连接关系图

图3-22 他励式直流电动机的工作过程

（2）串励式直流电动机的工作过程

串励式直流电动机的转子绕组与定子绕组串联，由一组直流电源供电。定子绕组中的电流就是转子绕组中的电流。图3-23所示为串励式直流电动机的工作过程。

图3-23 串励式直流电动机的工作过程

【注意】

在串励式直流电动机中，定子绕组一般由较粗的导线绕成，而且匝数较少，这种电动机具有比较好的起动性能和负载能力。

（3）并励式直流电动机的工作过程

并励式直流电动机的转子绕组与定子绕组并联接到供电电路中。电动机的总电流等于转子电流与定子电流之和。图3-24所示为并励式直流电动机的工作过程。

图3-24 并励式直流电动机的工作过程

【注意】

一般并励式直流电动机定子绕组的匝数很多，导线很细，具有较大的阻值，此种电动机在直流电动机中应用最为广泛。

（4）复励式直流电动机的工作过程

复励式直流电动机的定子绕组设有两组，一组与电动机的转子串联，另一组与转子绕组并联。根据连接方式又可分为和动式复合绕组电动机和差动式复合绕组电动机，图3-25所示为其工作过程。

图3-25 复励式直流电动机的工作过程

【资料】

在永磁式直流电动机中，还有一类无刷直流电动机。这种电动机的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，因此在无刷电动机内必须设置一个转子磁极位置的传感器，这种传感器通常采用霍尔元件。(www.xing528.com)

霍尔元件将磁场的极性变成电信号的极性，定子绕组中的励磁电流根据霍尔元件的信号进行切换就可以形成旋转磁场，驱动永磁转子旋转，如图3-26、图3-27所示。

图3-26 无刷直流电动机的结构关系

图3-27 无刷直流电动机的驱动原理

2.电磁式直流电动机的控制方式

电磁式直流电动机在控制电路的控制下可实现转速、正反转等控制，下面我们以典型电磁式直流电动机为例介绍一下这种类型的电动机的控制方式。

（1）电磁式直流电动机的转速控制方式

在电磁式直流电动机的电源供电电路中串入电阻器，电动机上的电压等于供电电压减去电阻器上的电压，通过这种方式可以调整电动机的转速。例如，图3-28所示为串励式直流电动机的转速控制方式。

图3-28 串励式直流电动机的转速控制方式

（2）电磁式直流电动机的磁场控制方式

在定子绕组的供电电路中串入可调电阻器，改变电阻器的电阻值就可以改变定子绕组的电流，从而改变定子绕组所产生的磁场，可实现调速。例如，图3-29所示为并励式直流电动机的控制方式。

图3-29 并励式直流电动机的控制方式

（3）电磁式直流电动机的正反转控制方式

改变电磁式直流电动机转子的电流方向就可以改变电动机的旋转方向。而改变转子的电流方向可通过电动机的不同连接方式来实现。图3-30所示为串励式直流电动机的正反转控制方式。

图3-30 串励式直流电动机的正反转控制方式

提问

学习了直流电动机这么多知识，我想知道，既然永磁式直流电动机和电磁式直流电动机在结构和原理上都有一定的区别，那么它们一般情况下从整体上有哪些特点？从应用上有没有明显的区别呢？

回答

通常，永磁式直流电动机主要特点是体积小，功率小，转速稳定，一般用于录音机、录像机、DVD机、电动剃须刀等家用电子电器产品中；电磁式直流电动机多用于功率较大的直流电机中，如电车的驱动电机、直流电动工具（手电钻等）、吸尘器等，如图3-31所示。

图3-31 两种不同的直流电动机的应用场合