直流电机的基本构造

直流电机的结构如图5-4所示，它由定子和转子两部分组成。定子由主磁极、机座和电刷装置等部件组成，转子是电枢和转子轴组成，电枢由电枢铁芯和电枢绕组、换向器等部件组成，定子、转子之间有气隙。

图5-4　直流电机的结构

（a）半剖面图；（b）纵向剖面图
1—换向器；2—电刷装置；3—机座；4—主磁极；5—换向极；6—端盖；7—风扇；8—电枢绕组；9—电枢铁芯

下面对定子和转子的主要部件作一简要的说明。

1.定子部分

直流电机的定子由以下几部分组成。

（1）主磁极。主磁极用来产生气隙磁场并使电枢表面的气隙磁通密度按一定波形沿空间分布，它由主磁极铁芯（如图5-5所示）和套在铁芯上的励磁绕组组成。为了减少电枢旋转时齿、槽依次掠过极靴表面，而形成磁密变化，导致铁芯涡流损耗，主磁极铁芯通常用1～1.5mm厚的钢片叠成，它的外面套有绝缘铜线绕制的励磁绕组，当励磁绕组通过直流电流时，就产生主磁极磁通，它通过空气隙进入电枢。为了减少气隙中有效磁通的磁阻，改善气隙磁密的分布，并使励磁绕组牢固的套在磁极上，主磁极下部扩大为极靴。极靴表面沿圆周的长度称为极弧，极弧与相应的极距之比称为极弧系数，通常为0.6～0.7。极弧的形状对电机运行性能有一定的影响，它能使气隙中磁通密度按一定的规律分布。整个磁极用螺钉固定在机座上。主磁极总是成对出现，沿圆周N、S极交替排列。

图5-5　直流电机的主磁极

1—主磁极；2—励磁绕组；3—机座

图5-6　直流电机的换向极

1—换向极铁芯；2—换向极绕组

（2）换向磁极。换向磁极简称换向极，如图5-6所示，它的作用是改善电机的换向性能。由换向极铁芯（常用厚钢板或整块钢制成）和套在其上的换向极绕组组成。换向极绕组与电枢绕组电路相串联，换向极装在两相邻主极之间并用螺钉固定在机座上。换向极数目一般与主磁极相同，但是小功率直流电机中，换向极的数目可以少于主磁极，甚至不安装换向极。(www.xing528.com)

（3）机座。直流电机的机座是电机的机械支撑，又是磁极外围磁路闭合的部分，因此常用导磁性能较好的钢板焊接而成，或用铸钢制成。主磁极和换向极都用螺钉固定在机座的内壁上，机座的两端还各有一个端盖。端盖的中心装有轴承，用来支撑转子的转轴。

（4）电刷装置。电刷装置是把直流电压，直流电流引入或引出的装置。它由电刷、刷握、刷杆、压紧弹簧和汇流条等组成，如图5-7所示。电刷一般由石磨制成，装于刷握中，用弹簧紧压在换向器上，保证电枢转动时电刷与换向器表面有良好的接触。刷握固定在刷杆上，刷杆装在刷架上，彼此之间都有绝缘。刷架装在端盖或轴承内盖上，调整位置以后，将它固定。

图5-7　直流电机电刷装置

1—刷握；2—电刷；3—压紧弹簧；4—刷辫

2.转子部分

直流电机的转子如图5-8所示，它包括以下几部分。

（1）电枢铁芯。电枢铁芯是主磁通的组成部分，为了减少电枢旋转时铁芯中磁通方向变化而产生的涡流和磁滞损耗，电枢铁芯通常用0.5mm厚的硅钢片叠压而成，叠片间有一层绝缘漆，如图5-8所示。图中，环绕轴孔的一圈小圆孔为轴向通风孔，较大的电机还有径向通风系统，即将铁芯分为几段，段与段之间留有约10mm的通风槽，构成径向通风道。电枢铁芯片的外缘，均匀地冲有齿和槽。

图5-8　直流电机转子

（2）电枢绕组。电枢绕组有绝缘导体绕成的线圈嵌放在电枢铁芯槽内，每一线圈有两个端头，按一定规律连接到相应的换向片上，全部线圈组成一个闭合的电枢绕组。电枢绕组是直流电机的电路部分，也是产生感应电动势、电磁转矩和进行机电能量转换的核心部件。

图5-9　直流电机换向器的构造

1—换向片；2—连接部分

（3）换向器。换向器有许多彼此绝缘的换向片组合而成，如图5-9所示。它的作用是将电枢绕组中的交流电动势用机械换向的方法转变为电刷间的直流电动势，或反之。换向片可以为燕尾形，升高部分分别焊入不同线圈两个端点引线，片间用云母片绝缘排成一个圆筒形，目前小型直流电机改用塑料热压成型，简化了工艺，节省了材料。