第7章直流电动机 7.1直流电动机的结构 打开直流电动机的端盖,不难看出直流电动机与交流电动 机类似,它也是由定子和转子两大部分组成,直流电动机的转 子也叫电枢。不过在直流电动机的转子一端装有换向器,这 点与交流电动机不同。图7-2是直流电动机的结构示意图
第 7 章 直 流 电 动 机 7.1 打开直流电动机的端盖，不难看出直流电动机与交流电动 机类似，它也是由定子和转子两大部分组成， 直流电动机的转 子也叫电枢。不过在直流电动机的转子一端装有换向器，这一 点与交流电动机不同。图7 - 2是直流电动机的结构示意图
1.定子 直流电动机的定子是指它的固定部分,包括机座、磁极和 电刷等装置,如图7-3所示
1． 定子 直流电动机的定子是指它的固定部分， 包括机座、 磁极和 电刷等装置， 如图7 - 3所示
2.转子 直流电动机的转子主要由转子铁芯、转子绕组和换向器组 成,此外,还包括转轴和风扇等部分,如图7-4所示
2． 直流电动机的转子主要由转子铁芯、 转子绕组和换向器组 成， 此外， 还包括转轴和风扇等部分， 如图7 -4所示
3.换向器 换向器由许多彼此绝缘的钢质换向片组成一个圆柱体, 装在转子转轴的一端。转子绕组的每一个绕组线圈分别接在 两个与转轴对称的换向片上。换向片通过和电刷的滑动接触 与外加直流电源相连通。当转子转轴每旋转180°时,接在相 应换向片上的直流电改变一次极性,相当于每个转子绕组线 圈中接的是交流电,保证了形成固定方向的电磁转矩 换向器是直流电动机的标志性部件,它将加于电刷之间 固定极性的直流电流变成转子绕组内部的交流电流
3． 换向器 换向器由许多彼此绝缘的钢质换向片组成一个圆柱体， 装在转子转轴的一端。 转子绕组的每一个绕组线圈分别接在 两个与转轴对称的换向片上。 换向片通过和电刷的滑动接触 与外加直流电源相连通。当转子转轴每旋转180°时，接在相 应换向片上的直流电改变一次极性，相当于每个转子绕组线 圈中接的是交流电，保证了形成固定方向的电磁转矩。 换向器是直流电动机的标志性部件，它将加于电刷之间 固定极性的直流电流变成转子绕组内部的交流电流
72直流电动机的工作原理 1.转动原理 直流电动机的转动过程是以电磁相互作用的基本规律为基 础的。如图7-5所示,处在均匀磁场B中的一段通有电流I的导 体]将受到磁场力的作用。由安培定律可知,磁场作用力F的大 小为 f= Bll F的方向由右手螺旋定则或左手定则确定 如图7-6所示,如果一段长度为的导体在均匀磁场B中沿垂 直于磁场的方向以速度v匀速运动,导体中将产生感生电动势 由电磁感应定律可知,感生电动势e的大小为e-hvB(72) e的方向由右手定则确定
7.2 直流电动机的工作原理 1． 直流电动机的转动过程是以电磁相互作用的基本规律为基 础的。 如图7 - 5所示，处在均匀磁场B中的一段通有电流I的导 体l将受到磁场力的作用。由安培定律可知，磁场作用力F的大 小为 F的方向由右手螺旋定则或左手定则确定。 如图7 - 6所示，如果一段长度为l的导体在均匀磁场B中沿垂 直于磁场的方向以速度v匀速运动， 导体中将产生感生电动势。 由电磁感应定律可知，感生电动势e的大小为e=lvB (7.2) e的方向由右手定则确定。 F = BIl (7.1)
××F ×× ×××
F l I
××× ×× ×× ×××× 图76
图7-6 v e
为了分析方便,我们用如图7-7(a)所示的简化模型代替 直流电动机。其中,N和S代表定子绕组产生的一对固定磁极, 线圈ab代表转子上的一个转子线圈,A、B为一对换向片,U是 转子绕组的外加直流电源
为了分析方便， 我们用如图7 - 7（a）所示的简化模型代替 直流电动机。其中，N和S代表定子绕组产生的一对固定磁极， 线圈ab代表转子上的一个转子线圈，A、B为一对换向片，U是 转子绕组的外加直流电源
当接通电源U时,直流电流将从a边流入,b边流出,由安 培定律可知线圈a边和b边将受到一对大小相等、方向相反的电 磁力作用,其方向由左手定则确定,如图7-7b)所示。由 于这对电磁力不在一条直线上,因此它们将形成一个电磁转矩, 使电动机的转子沿逆时针方向加速旋转。当电磁转矩与阻力转 矩平衡时,转子的转速才稳定下来。 由于换向片随转子一起转动,当线圈a边旋转至S磁极附近, b边旋转至N磁极附近时,转子线圈ab中的直流电流将改变方向。 此时,电流从线圈a边流出,b边流入,而电磁力和电磁转矩的 方向不变,这就保证了转子的连续转动。可见,转子线圈a、b 每旋转半圈,其中的直流电流就改变一次方向,相当于转子线 圈接入的是交流电。这正是换向器产生的效果
当接通电源U时，直流电流将从a边流入，b边流出，由安 培定律可知线圈a边和b边将受到一对大小相等、方向相反的电 磁力作用，其方向由左手定则确定，如图7 - 7（b）所示。 由 于这对电磁力不在一条直线上，因此它们将形成一个电磁转矩， 使电动机的转子沿逆时针方向加速旋转。当电磁转矩与阻力转 矩平衡时，转子的转速才稳定下来。 由于换向片随转子一起转动，当线圈a边旋转至S磁极附近， b边旋转至N磁极附近时，转子线圈ab中的直流电流将改变方向。 此时，电流从线圈a边流出， b边流入，而电磁力和电磁转矩的 方向不变，这就保证了转子的连续转动。可见，转子线圈a、b 每旋转半圈，其中的直流电流就改变一次方向，相当于转子线 圈接入的是交流电。这正是换向器产生的效果
2.基本物理量 )磁转矩M 直流电动机的转子之所以能转动是因为转子线圈受到电磁 转矩的作用。电磁转矩是主磁场与转子电流相互作用产生的转 矩。它是一个重要的物理量,反映了直流电动机的机械输出功 率的大小和拖动负载的能力,一般用M表示。下面我们通过物 理概念来建立M的定量计算公式 电磁转矩M是由所有转子线圈受到的电磁力共同产生的效 果。因M与F成正比,由式(7.1)可知 F= Bll
2． 基本物理量 1） 磁转矩M 直流电动机的转子之所以能转动是因为转子线圈受到电磁 转矩的作用。 电磁转矩是主磁场与转子电流相互作用产生的转 矩。 它是一个重要的物理量，反映了直流电动机的机械输出功 率的大小和拖动负载的能力，一般用M表示。下面我们通过物 理概念来建立M的定量计算公式。 电磁转矩M是由所有转子线圈受到的电磁力共同产生的效 果。 因M与F成正比，由式（7.1 F = BlI