直流电动机的结构和原理简介

直流电动机就是实现直流电能和机械能互相转换的电动机。当它作电动机运行时是直流电动机，将电能转换为机械能；作发电动机运行时是直流发电动机，将机械能转换为电能。

（一）直流电动机的基本结构

直流电动机由两个主要部分组成：静止部分称为定子，转动部分称为转子或电枢，图5-1为直流电动机的剖面图，其构造的主要特点是具有一个带换向器的电枢。

图5-1 直流电动机的剖面图

1—风扇 2—机座 3—电枢 4—主磁极 5—刷架 6—换向器 7—接线板 8—出线盒 9—换向磁极 10—端盖

1.定子部分

1）主磁极。是产生直流电动机气隙磁场的主要部件，由永磁体或带有直流励磁绕组的叠片铁心构成。

2）换向磁极（也称附加极）。它的作用是减小电刷与换向器之间的火花，它是由铁心和换向磁极绕组组成。

3）电刷装置。电刷与换向器滑动接触，为转子绕组提供电枢电流。

4）机座。电动机的固定支撑底座，用来固定主磁极、换向磁极和端盖的，一般是由铸铁或铸钢制成。

5）接线盒。一般电动机的绕组都有两个引出线头，一头叫做首端，而另一头叫做末端，接线盒就是电动机绕组和电气控制电路进行动力交换的地方。

2.转子部分

1）电枢铁心。电枢由电枢铁心和电枢绕组两部分组成。电枢铁心由硅钢片叠成，在其外圆处均匀分布着齿槽。(www.xing528.com)

2）电枢绕组。电枢绕组是嵌置于齿槽中的绕组。

3）换向器。是机械整流部件，由换向片叠成圆筒形后，以金属夹件或塑料成型为一个整体，各换向片间互相绝缘。换向器质量对运行可靠性有很大影响。

换向器的作用是与电刷配合，将直流电动机齿槽导体中感应出的交流电变成直流电输出；或者将直流电动机输入的直流电转变为电枢齿槽导体中的交变电流，以保证转子朝一个方向旋转。

（二）直流电动机的工作原理

直流发电动机的工作原理

电磁感应定律告诉我们：在磁场中当导体切割磁力线时，导体中就有感应电动势产生。感应电动势的大小为e=Blv

图5-2中，N和S为一对主磁极，我们来看转子槽中的一个线圈abcd，线圈两端a和b分别与两个相互绝缘的换向片相连，换向片随线圈一起转动，许多换向片组成的换向器与固定不动的电刷A、B保持滑动接触。当原动机拖动转子逆时针恒速旋转时，线圈的ab、cd将切割磁力线产生感应电动势e，其方向可由右手定则判断。若在电刷A、B之间接上负载，就会有电枢电流流过，电流的方向与电动势的方向相同。在线圈内部，电流方向是d→c→b→a。

图5-2 直流电动机的工作原理

当线圈转过180°以后，ab边从N极处转到S极处，cd边从S极处转到N极处，如图5-2所示，转子旋转方向不变，由右手定则可知，ab边的电动势方向由a指向b，cd边的电动势由c指向d，感应电动势的方向改变，线圈内部电流的方向也变为a→b→c→d。由于换向片随线圈一起转动，电刷A和B固定不动，所以电刷A通过换向片始终和N极处的导体相接，电刷B始终和S极处的导体相接，从而在电刷A和B之间得到一个方向不变的直流电动势。

上述直流电动机的工作原理表明，电枢绕组中感应的电动势方向是交变的，由于换向器与电刷的配合，将交流电动势变为直流电动势输出，起到了整流作用。

理论上一台直流电动机既可以作发电机运行，也可以作电动机运行。若给电枢通入直流电，电动机就可以将电能转变为机械能，作电动运行。若用原动机拖动电动机转子旋转，电动机就将输入的机械能转变为电能输出。这种运行状态的可逆性称作直流电动机的可逆原理。但在实际应用时直流电动机与发电机在结构上稍有不同。