汽车直流电动机的工作原理

图3-7 电动机的工作原理

1—换向器 2—电刷 3—电流方向

直流电动机是将电能转化为机械能的设备，它是根据带电导体在磁场中受到电磁力作用的原理制成的。如图3-7所示，在永久磁铁N极与S极之间，置入可以转动的U形线圈，U形线圈两端与两个半圆导体——换向器（每个导体称换向片，合称换向器）相连。电流由蓄电池正极通过正电刷，经过换向器流入U形线圈的A边，再经B边从换向器负电刷流出。由于通过U形线圈两边的电流方向分别为流入和流出，所以导体周围产生的磁力线分布也不同，如图3-8所示。原磁场磁力线在A、B两点是均匀的，导线通电后产生的附加磁场使合成磁场扭曲，磁力线密处要将线圈往磁力线疏处推动，于是A、B两点（即线圈的两侧）受到大小相等方向相反的推力，使其产生逆时针旋转的转矩。当U形线圈受力旋转180°以后，其B边转到正电刷侧，而A边转到负电刷侧，此时流入B导体和A导体的电流改变了方向。如此重复上述动作，U形线圈上就受到了能够连续旋转的力，这样，电动机就可以连续运转了。实际使用的电动机，除了用永久磁铁产生磁场外，也常用通电的绕组来产生磁场，图3-9所示为电磁式直流电动机工作原理图。

图3-8 电动机转矩产生原理

图3-7所示的电枢绕组虽然能按一定的方向转动，但是每当转到垂直位置时，都是依靠惯性转过，转动很不平稳，电磁力产生的电磁转矩很小。为了增大电磁转矩，提高电动机的平顺性，实际使用的电动机采用了多组电枢绕组和多对磁极。对于结构一定的电动机，其电磁转矩M与磁极磁通Φ和电枢电流I_a成正比，其数学表达式为(www.xing528.com)

M=C_mΦI_a

式中，C_m为电动机结构常数，取决于电动机的结构。

图3-9 电磁式直流电动机工作原理

1—电枢绕组 2、6—磁极 3、5—电刷 4—开口的环形换向器 7—励磁绕组 8—蓄电池