H N f if l
磁场强度
磁通密度
b 0 H 0
N f if l
磁通密度
b 0 H 0
N f if l
每极磁通
0 b ldx l b dx 0
0


lB
πDa 式中， 电机的极距， ； 2p
极弧系数，
第七章 直流电机的磁路和电枢绕组
7-1 概 述
7-2 直流电机的磁路和磁化特性 7-3 电枢绕组的一般知识 7-4 单叠绕组 7-5 单波绕组 7-6 其他型式电枢绕组简介 7-7 直流电机电枢绕组的感应电势 7-8 直流电机电枢绕组的电磁转矩
第七章 直流电机的磁路和电枢绕组
基本要求： 1.了解直流电机空载气隙磁场的分布 2.了解直流电机的磁化曲线 3.了解单叠绕组和单波绕组的特点 4.掌握单叠绕组节距的计算方法 5.掌握直流电机的感应电动势和电磁转矩公式
2）第二节距 y2 ：相串联的两个元 件中，第一个元件的下层边与第 二个元件的上层边在电枢表面上
1 2
y1 y2
所跨的距离，用虚槽数计算。
节距的正方向：从换向器端观 察电枢时，从左至右的行进方向 为正。 •叠绕组：y2＜0 •波绕组：y2＞0
N
S
1
2
3
y1
y2
N
S
N
S
15 1
8
15
y1
3) 合成节距 y ：相串联的两个元件 对应边在电枢表面上所跨的距离， 用虚槽数计算。
bi Bav 。 B
b
Bav
B
bi

空载时直流电机的气隙磁密分布
4.磁化特性曲线
直流电机的磁化曲线是指电机的 每极主磁通0与每对极励磁磁动势 F0之间的关系曲线0=f(F0)。
0
气隙线 磁化曲线
空载磁场的分布情况
0
F0 (I f )
气隙线：把磁化曲线的起始直 线延长，即为电机的气隙磁化 曲线0=f(2F)，简称气隙线。
产生感应电动势、通过电流并产生电磁力或电磁转矩，使 电机能够实现机电能量转换。
直流电机电枢绕组的分类：
•叠绕组：单叠绕组、复叠绕组。 •波绕组：单波绕组、复波绕组。 •混合绕组：叠绕和波绕混合的绕组。
1.元件
定义：元件就是两端分别与两片换向片连接的单匝或多匝
线圈。元件是构成绕组的基本单元。
元件边 后端接
每极总磁通
m 0
2.直流电机的主磁路
主磁路的组成部分： 定子磁轭、主磁极、气隙、 电枢齿和电枢磁轭。
定子磁轭 S极(主磁极) N极(主磁极) 气隙 电枢齿 电枢磁轭
每对主极的励磁磁动势
F0 H dl H x l x
气隙 电枢齿
2 H l 2 H pl p 2 H t lt H yrl yr H ysl ys
前端接 首端 换向片 末端
(a)单叠绕组元件
(b)单波绕组元件
直流电机电枢绕组元件
电枢绕组的特点常用槽数、元件数、换向片数及各种节距 来表征。
后端接 上层边
1
下层边 前端接
2
1 2 3
当电枢每槽上、下层只有一个元件边时，电机的元件数S、
换向片数K、槽数Q 之间的关系为： S=K=Q
2.虚槽
在大型电机中，每槽的上下层各
放置若干个元件边。
虚槽
实槽
假设每个实槽包含 u个虚槽，则电机的虚槽数Qu与实槽数 Q之间的关系为：
Qu=uQ
虚槽数Qu 与元件数S、换向片数 K之间的关系为：
Qu=S=K
3.直流电机电枢绕组的节距
节距：相关的两个元件边之间的距离，通常以所跨过的槽
数或换向片数来表示。
极距 ：相邻两个主磁极沿电枢表面之间的距离，用所跨 弧长或虚槽数表示。 设电机的极对数为p，电枢外径为Da，则
饱和系数：电机额定转速下空载 运行时产生额定电枢电压所需要的 磁动势 2Ff 与气隙磁动势 2F 之比， 用k来表示，即
0
N
气隙线
a
b
c
磁化曲线
ac k 2F ab
一般，k =1.1~1.35。
0
2 Ff
I fN
F0 (I f )
7-3 电枢绕组的一般知识
电枢绕组的作用是什么？
简单，运行可靠。
7-2 直流电机的磁路和磁化特性
1.直流电机的空载磁场
•空载磁场可视为由励磁磁动势建立的励磁磁场（主磁场）。 •空载磁场的分布是对称的，磁通分为主磁通和漏磁通。
漏磁通： 主磁通 定义：经过气隙进入电枢，同时与励磁绕组和电枢绕组相交 定义：不进入电枢，而是直接经过相邻主极间或定子磁轭闭 合的磁通。 链的磁通。 作用：能在旋转的电枢绕组中感应电动势、并和电枢电流相 作用：只增加主极和定子磁轭磁路的饱和程度，不参与机电 互作用产生电磁转矩，实现机电能量转换。 能量转换。
1 2
y2
N
y
S
y y1 y2
4) 换向片节距 yk ：每个元件所联的 两片换向片在换向器表面的跨距， 用换向片数表示。
y1
y2
y
N
1 2 3
yk
yk y
S
N
S
yk>0
yk<0
右行绕组
左行绕组
15 1 8 15
yk
7-4 单叠绕组
主要内容：单叠绕组的节距、绕组展开图、元件联结次序图 、并联支路图。 单叠绕组：绕组中任何两个串联元件都是后一个元件紧叠在 前一个元件的上面，元件的出线端接到相邻的换向片上， y2 y=yk=±1。
7-1 概 述
1.磁场
•磁场是电机实现机电能量转换的媒介。
•主极磁场由永久磁铁或在励磁绕组中通入直流电流产生。
•直流电机的磁化特性对电机的运行性能有很大影响。
2.电枢绕组
•电枢绕组是电机实现机电能量转换的枢纽。 •电枢绕组的构成应能产生足够的感应电动势，并允许通过
一定的电枢电流，此外还要节省有色金属和绝缘材料，结构
2F 2Fp 2Ft Fyr Fys
2Ff 2N f i f
3. 空载时气隙磁密的分布曲线
空载时，励磁磁动势主要消耗在气隙上。当忽略铁磁材料 的磁阻和电枢表面的齿槽效应时，主磁极下气隙磁通密度 的分布取决于气隙的大小和形状。 气隙磁压降
2பைடு நூலகம் l F0 2N f i f
πDa 2p
或
Qu 2p
1）第一节距y1：同一元件的两个元件
边在电枢圆周表面跨过的距离，用虚 槽数计算。
1 2
y1
Qu y1 整数 2p
式中： —小于1的分数，用 来把y1凑成整数。 y1= y1< 整距绕组 短距绕组
N
N
S
1
2
3
y1
S
N
S
y1>
长距绕组
15 1 8 15