4. 额定转速 nN
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5. 额定励磁电压 UfN 6. 额定励磁电流 IfN ※ 额定状态 ：
指 U、I、P、n 均为额定值的状态。 ※ 满载状态 ：
指 I = IN 的状态。
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1.4 直流电枢绕组
电枢绕组有两个作用，一是产生感应电动势，二是 产生电磁转矩，是进行机电能量转换的重要部分。
装固定而成。
主磁极上有励磁绕组。主磁极个数一定是偶数，励
磁绕组的连接必须使相邻主磁极的极性按 N、S 交
替出现。
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直流电机的换向极和电刷
换向极绕组 换向极铁心
铜丝辫 压紧弹簧 电刷
刷握
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刷辫 电刷 刷握 汇流条
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二、转子（电枢）
(1) 电枢铁心 (2) 电枢绕组
(2) 换向极
(3) 电刷
绝缘 框架
(4) 机座 励磁 (5) 端盖 绕组
(6) 轴承等
螺栓 电枢铁心
机座
换向极 主磁极 主磁极铁心
主磁极
机座
直流电机的定子
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励磁绕组和串换向 极后的电枢绕组出 线
定子机座 换向极铁心
换向极绕组 主磁极铁心
主磁极绕组 （励磁绕组）
直流电机定子
换向极绕组与 励磁的串联接 线
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直流电机结构图
电枢绕组 电枢铁心 换向器
电刷装置
磁轭
主磁极
励磁绕组 风扇 轴承 轴
端盖
换向极绕组 换向极
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端盖
直流电机横向剖面图
电枢槽
电枢齿 极靴
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主极铁心 励磁绕组 定子磁轭 换向极
换向极绕组 电枢导体 电枢铁心 底脚
一、 定子
(1) 主磁极
构成原则
在一定的导体数下，能够产生尽可能大的感 应电动势，承担足够大的电流、电磁转矩和 电磁功率；
在承担一定的电流、电磁转矩和电磁功率情 况下，导体数尽可能少；
结构简单，运行可靠，便于维护、检修。
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一、绕组的基本概念
单叠绕组、单波绕组、复叠绕组、
复波绕组、蛙绕组（叠绕和波绕混合绕组）。
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直流电机的用途
作电源用:直流发电机将机械能转化为直流电能。
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直流电机的用途
作动力用:直流电动机将直流电能转化为机械能。
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直流电机的用途
测速 伺服
信号传递-直流伺服电动机将控制电信号转换为 机械信号。
信号传递:直流测速发电机将机械信号转换为电 信号。
发电机的 UN ：指输出电压的额定值。 电动机的 UN ：指输入电压的额定值。
2. 额定电流 IN
发电机的 IN ：指输出电流的额定值。 电动机的 IN ：指输入电流的额定值。
3. 额定功率 PN
发电机的 PN ：指输出电功率的额定值(UN IN ) 。 电动机的 PN ：指输出机械功率的额定值(UN INηN ) 。
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换向器和电刷的几点说明： 作用：（1）换向器在直流发电机中起整流作用。 （2）换向器在直流电动机中起逆变作用。
换向器和电刷直电流电机特有的。
缺点：存在换向问题（火花，电磁干扰等）。
解决途径：无刷化---无刷直流电机。
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1.3 直流电机的额定值
1. 额定电压 UN
(3) 换向器 (4) 转轴与风扇
直流电机的转子
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端盖 轴
电枢铁心
电枢绕组 和槽碶
电枢绕组 端部
换向器
轴承
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直流电机的电枢绕组
均匀开槽
直流电枢的铁心模型
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涂绝缘漆冲 片叠压而成
电枢铁心冲片 (0.35-0.5mm厚)
（硅钢片）
直流电机的换向器
N
－ U ＋S
线圈边中电流不改变方向，则平均 Te = 0。
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电刷
N
＋
U
－
S
换向片
N ＋
U
－
S
线圈边切割磁力线会产生什么？
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电磁关系
直流 电流
换向
交流 电流
克服
电磁转矩 (拖动转矩)
旋转
机械 负载
反电 做功 动势
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二、直流发电机的工作原理
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直流电机的主磁极
作用：建立主磁场。由主磁极铁心和套装在铁心 上的励磁绕组构成。
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主磁极铁心靠近转子一端扩大的部分称为极靴，作 用是减小气隙磁阻，改善主磁极磁场分布，并使励 磁绕组易固定。
为了减少转子转动时由于齿槽移动引起的铁耗，主
磁极铁心采用1～1.5mm的低碳钢板冲压一定形状叠
第1章 直流电机的工作原理、结构及额定值
1.1 直流电机的工作原理 1.2 直流电机的结构 1.3 直流电机的额定值 1.4 电枢绕组
1
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概述
直流电机是电机的主要类型之一。一台直流电 机即可作发电机使用，也可作电动机使用。
作发电机可获得直流电源，作电动机，具有良 好的调速性能，在许多调速性能要求较高的场合， 得到广泛使用。
1. 元件 是构成电枢绕组的基本
上元件边 后端接
单元，其两端分别与两
片换向片相连的单匝或
多匝线圈。
前端接
下元件边
电枢绕组的元件
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实际中，为了使元件的端接平整地排列，每个槽中 的元件边分上下两层叠放。
N －
E
＋
S
N －
E
＋
S
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电磁关系
原动机

做功
感应电动 势和电流
电磁转矩 (阻转矩)
换向
输出 直流电
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气隙磁场的分布波形及线圈电动势波形
b
N
A0XFra bibliotekA2t
3
+
eXA
0
e
π
－
0
t
X×
e
S
0
t
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每极下有 3 个串联线圈时的电动势波形
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直流电机的优缺点
优点 调速范围宽广、平滑、经济； 过载、起动、制动转矩大。
缺点 结构复杂、成本高； 可靠性较差。
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更多的直流电机
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直流电机的物理模型
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1.1 直流电机的工作原理
一、直流电动机的工作原理
N
＋ U －S
e
0

2
3 t
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1.2 直流电机的结构
主磁极：产生恒定的气隙磁通，由铁心和励磁绕组构成 换向极：改善换向 定子 电刷装置：与换向片配合,完成直流与交流的互换
机座和端盖：起支撑和固定作用 轴承
转子
电枢铁心：主磁路的一部分，放置电枢绕组 电枢绕组：由带绝缘的导线绕制而成，是电路部分。 换向器：与电刷装置配合,完成直流与交流的互换 转轴