电机工作原理 直流电机的工作原理

电机工作原理直流电机的工作原理

电机工作原理篇(一):直流电机的工作原理

直流电机的工作原理

一.直流电机的物理模型图解释

这是分析直流电机的物理模型图。其中，固定部分有磁铁，这里称作主磁极；固定部分还有电刷。转动部分有环形铁心和绕在环形铁心上的绕组。(其中2个小圆圈是为了便利表示该位置上的导体电势或电流的方向而设置的)上图表示一台最简洁的两极直流电机模型，它的固定部分（定子）上，装设了一对直流励磁的静止的主磁极N和S，在旋转部分（转子）上装设电枢铁心。定子与转子之间有一气隙。在电枢铁心上放置了由A和X两根导体连成的电枢线圈，线圈的首端和末端分别连到两个圆弧形的铜片上，此铜片称为换向片。换向片之间相互绝缘，由换向片构成的整体称为换向器。换向器固定在转轴上，换向片与转轴之间亦相互绝缘。在换向片上放置着一对固定不动的电刷B1和B2，当电枢旋转时，电枢线圈通过换向片和电刷与外电路接通。二.直流发电机的工作原理直流发电机的原理图

直流发电机是机械能转换为直流电能的电气设备。

如何转换？分以下步骤说明：

设原动机拖动转子以每分转n转转动；

电机内部的固定部分要有磁场。这个磁场可以是如图示的磁铁也可以是磁极铁心上绕套线圈，再通过直流电产生磁场。其中If称之为励磁电流。这种线圈每个磁极上有一个，也就是，电机有几个磁极就有几个励磁线圈，这几个线圈串联（或并联）起来就构成了励磁绕组。这里要留意各线圈通过电流的方向不行出错。在以上条件下环外导体将感应电势，其大小与磁通密度B、导体的有效长度l和导体切割磁场速度v三者的乘积成正比，其方向用右手定则推断。

但是要留意某一根转子导体的电势性质是沟通电。而经电刷输出的电动势确是直流电了。这便是直流发电机的工作原理。如下动画演示：三.直流电动机的工作原理

直流电动机的原理图对上一页所示的直流电机，假如去掉原动机，并给两个电刷加上直流电源，如上图（a）所示，则有直流电流从电刷A流入，经过线圈abcd，从电刷B流出，依据电磁力定律，载流导体ab和cd收到电磁力的作用，其方向可由左手定则判定，两段导体受到的力形成了一个转矩，使得转子逆时针转动。假如转子转到如上图（b）所示的位置，电刷A和换向片2接触，电刷B和换向片1接触，直流电流从电刷A流入，在线圈中的流淌方向是dcba，从电刷B流出。此时载流导体ab和cd受到电磁力的作用方向同样可由左手定则判定，它们产生的转矩仍旧使得转子逆时针转动。这就是直流电动机的工作原理。外加的电源是直流的，但由于电刷和换向片的作用，在线圈中流过的电流是沟通的，其产生的转矩的方向却是不变的。

有用中的直流电动机转子上的绕组也不是由一个线圈构成，同样是由多个线圈连接而成，以削减电动机电磁转矩的波动，绕组形式同发电机。如下动画演示：将直流电动机的工作原理归结如下：

将直流电源通过电刷接通电枢绕组，使电枢导体有电流流过。电机内部有磁场存在。载流的转子（即电枢）导体将受到电磁力f的作用f="Blia"（左手定则）全部导体产生的电磁力作用于转子，使转子以n(转/分)旋转，以便拖动机械负载。

§1.2直流电机的结构

这是一台国产直流电机的结构装配图和结构剖面图。旋转电机都是由定子和转子两大部分组成，每一部分也都由电磁部分和机械部分组成，以便满意电磁作用的条件。换向极用来改善换向。

旋转电机包括定子(电磁部分,机械部分)和转子(机械部分,电磁部分)定子：

主磁极（励磁绕组主极铁心）

换向极（绕组和铁心）

机座

端盖

电刷装置

转子：

电枢绕组

电枢铁心

换向器

转轴、风扇●定子的主要部件包括：直流电机的定子由主磁极、机座、换向极、端盖和电刷装置等部件组成。

主磁极主磁极的作用是建立主磁场。绝大多数直流电机的主磁极不是用永久磁铁而是由励磁绕组通以直流电流来建立磁场。主磁极由主磁极铁心和套装在铁心上的励磁绕组构成。主磁极铁心靠近转子一端的扩大的部分称为极靴，它的作用是使气隙磁阻减小，改善主磁极磁场分布，并使励磁绕组简单固定。为了削减转子转动时由于齿槽移动引起的铁耗，主磁极铁心采纳1～1.5mm的低碳钢板冲压肯定外形叠装固定而成。主磁极上装有励磁绕组，整个主磁极用螺杆固定在机座上。主磁极的个数肯定是偶数，励磁绕组的连接必需使得相邻主磁极的极性按N，S极交替消失。机座——机座有两个作用，一是作为主磁极的一部分，二是作为电机的结构框架。机座中作为磁通通路叠部分称为磁轭。机座一般用厚钢板弯成筒形以后焊成，或者用铸钢件（小型机座用铸铁件）制成。机座的两端装有端盖。

换向极——换向极是安装在两相邻主磁极之间的一个小磁极，它的作用是改善直流电机的换向状况，使电机运行时不产生有害的火花。换向极结构和主磁极类似，是由换向极铁心和套在铁心上的换向极绕组构成，并用螺杆固定在机座上。换向极的个数一般与主磁极的极数相等，在功率很小的直流电机中，也有不装换向极的。换向极绕组在使用中是和电枢绕组相串联的，要流过较大的电流，因此和主磁极的串励绕组一样，导线有较大的截面。端盖——端盖装在机座两端并通过端盖中的轴承支撑转子，将定转子连为一体。同时端盖对电机内部还起防护作用。

电刷装置——电刷装置是电枢电路的引出（或引入）装置，它由电刷，刷握，刷杆和连线等部分组成，右图所示，电刷是石墨或金属石墨组成的导电块，放在刷握内用弹簧以肯定的压力按放在换向器的表面，旋转时与换向器表面形成滑动接触。刷握用螺钉夹紧在刷杆上。每一刷杆上的一排电刷组成一个电刷组，同极性的各刷杆用连线连在一起，再引到出线盒。刷杆装在可移动的刷杆座上，以便调整电刷的位置。●转子的主要部件包括：

直流电机的转动部分称为转子，又称电枢。转子部分包括电枢铁心、电枢绕组、换向器、转轴、轴承、风扇等。

电枢铁心——电枢铁心既是主磁路的组成部分，又是电枢绕组支撑部分；电枢绕组就嵌放在电枢铁心的槽内。为削减电枢铁心内的涡流损耗，铁心一般用厚0.5mm且冲有齿、槽的型号为DR530或DR510的硅钢片叠压夹紧而成，如左图所示。小型电机的电枢铁心冲片直接压装在轴上，大型电机的电枢铁心冲片先压装在转子支架上，然后再将支架固定在轴上。为改善通风，冲片可沿轴向分成几段，以构成径向通风道。

电枢绕组——电枢绕组由肯定数目的电枢线圈按肯定的规律连接组成，他是直流电机的电路部分，也是感生电动势，产生电磁转矩进行机电能量转换的部分。线圈用绝缘的圆形或矩形截面的导线绕成，分上下两层嵌放在电枢铁心槽内，上下层以及线圈与电枢铁心之间都要妥当地绝缘（右图），并用槽楔压紧。大型电机电枢绕组的端部通常紧扎在绕组支架上。

换向器——前面已经指出，在直流发电机中，换向器起整流作用，在直流电动机中，换向器起逆变作用，因此换向器是直流电机的关键部件之一。换向器由很多具有鸽尾形的换向片排成一个圆筒，其间用云母片绝缘，两端再用两个V形环夹紧而构成，如图3－10所示。每个电枢线圈首端和尾端的引线，分别焊入相应换向片的上升片内。小型电机常用塑料换向器，这种换向器用换向片排成圆筒，再用塑料通过热压制成。

电机工作原理篇(二):电动机的工作原理

电动机的工作原理利用通电线圈(也就是定子绕组)产生旋转磁场并作用于转子鼠笼式式闭合铝框形成磁电动力旋转扭矩。电动机按使用电源不同分为直流电动机和沟通电动机，电力系统中的电动机大部分是沟通电机，可以是同步电机或者是异步电机(电机定子磁场转速与转子旋转转速不保持同步速)。电动机主要由定子与转子组成，通电导线在磁场中受力运动的方向跟电流方向和磁感线(磁场方向)方向有关。电动机工作原理是磁场对电流受力的作用，使电动机转动。

化工泵所采纳的电机基本上都是沟通电机，沟通电机包括同步电机和异步电机两大类。虽然同步电机和异步电机在运行原理和结构上有许多不同，但它们之间也有很多相同之处。因此，我们将着重对沟通电机的共同问题进行讲解。1、三相异步电动机的结构

在各类电动机中，笼型转子三相异步电动机是结构简洁、运行牢靠、使用范围最广的一种电动机，以下就以这种电动机为例简洁介绍旋转电机的基本原理。

三相异步电动机分成两个基本部分：定子（固定部分）和转子（旋转部分）。其基本构造如下图：

定子：由机座和装在机座内的圆筒形铁心以及其中的三相定子绕组组成。机座是用铸铁或铸钢制成的。铁心是由相互绝缘的硅钢片叠成的，铁心的内圆周表面冲有槽，用以放置对称三相绕组AX，BY，CZ，有的联接成星形，有的联接成三角形。

2、电动机旋转试验三相异步电动机接上电源，就会转动。这是什么原理呢?为了说明这个转动原理，我们先看一个演示。下图所示的是一个装有手柄的蹄形磁铁，磁极间放有一个可以自由转动的、由铜条组成的转子。铜条两端分别用铜环联接起来，形似鼠笼，作为鼠笼式转子。磁极和转子之间没有机械联系。当我们摇动磁极时，发觉转子跟着磁极一起转动。摇得快，转子转得也快；摇得慢，转得也慢；反摇，转子立刻反转。

从这一演示得出两点启示：第一、有一个旋转的磁场；其次、转子跟着磁场转动。异步电动机转子转动的原理是与上述演示相像的。那么，在三相异步电动机中，磁场从何而来，又怎么还会旋转呢?下面就首先来争论这个问题。3、电动机内旋转磁场的产生三相异步电动机的定子铁心中放有三相对称绕组AX，BY和CZ。设将三相绕组联接成星形，接在三相电源上，绕组中便通入三相对称电流其波形如下图所示。取绕组始端到末端的方向作为电流的参考方向。在电流的正半周时，其值为正，其实际方向与参考方向全都；在负半周时，其值为负，其实际方向与参考方向相反。定子铁心和定子绕组并不转动，定子绕组中的三相电流随着时间和相位的变化，三相磁势相加便形成了旋转的磁场。旋转的定子磁场在切割转子导条时，会在转子绕组中感应出一个转子磁场，引起转子旋转。由于感应励磁场的需要，转子的转速总是比定子磁场的转速稍慢，有一个转差，这就是感应异步电动机名称的来历。假如转子是一个永磁体或是一个由转子励磁绕组产生的恒定磁场，那么转子的转速就与定子磁场的转速同步，就形成同步电机。

定转子磁场分布图

电机工作原理篇(三):电动机工作原理

电动机工作原理

引言

电动机无所不在！您在房内四周所见到的机械运动几乎都是由AC（沟通）或DC（直流）电动机产生的。

通过了解电动机的工作原理，我们可以了解有关磁铁、电磁铁和电学的很多常识。本文将介绍是什么缘由使电动机不断运转。

电动机内部结构

我们首先看看简易型双极直流电动机的总平面图。简易电动机包括六个部分，如下图所示：

电枢或转子

整流子

电刷

轴

场磁铁

某种类型的直流电源电动机的组成部分

电动机的工作方式不外乎与磁铁和磁性相关：电动机使用磁铁产生运动。假如您曾经玩过磁铁的话，就知道全部磁铁都具有以下基本法则：同极相斥，异极相吸。因此，假如有两根磁铁，并且每根的两端分别标有“北”和“南”，则一根磁铁的北极将会吸住另一根磁铁的南极。反之，一根磁铁的北极将会排斥另一根磁铁的北极（对于南极，状况与此相同）。在电动机的内部，就是这些吸引力和排斥力产生了旋转运动。

在上图中，您可以看到电动机中有两块磁铁：电枢（或转子）是电磁铁，场磁铁是永久磁铁（场磁铁也可以充当电磁铁，但在大多数小型电动机中，人们为了省电而不将其用作电磁铁）。

玩具电动机

此处分解的电动机是在玩具中常见的简易型电动机：

您可以看到这是一个小型电动机，与一毛钱的美元硬币差不多大小。从外部看，可以看到构成电动机机体的钢结构、一根轴、一个尼龙端盖和两条电池导线。假如将电动机的电池导线接到手电筒的电池上，轴就会转动。假如将导线反接，则轴会朝反方向转动。下面是同一电动机的其他两个视图。（请留意其次个视图中钢壳一侧的两个槽，稍后您就会明白它们是用来干什么的了）

尼龙端盖由构成钢壳的两个簧片固定到位。假如您将簧片往后扳，就可以释放端盖并将其卸下。在端盖的内部可以看到电动机的电刷。当电动机旋转时，这些电刷可以将电池中的电能传输到整流子：

电动机的其他部件

轴可以固定电枢和整流子。在这个例子中，电枢是一组电磁铁。此电动机中的电枢是一组叠在一起的薄金属片，其三个极中的每个极都绕有细铜线。每根电线（每个极为一根电线）的两端均焊接在接线端上，同时三个接线端分别连接在整流子的一个极板上。通过下图您可以便利地查看电枢、接线端和整流子：

全部直流电动机的最终一个零件都是场磁铁。此电动机中的场磁铁由外壳本身以及两片弧形永久磁铁组成：

每块磁铁的一端卡在外壳上切入的槽中，另一端通过固定夹压在两块磁铁的其他两端。

电磁铁和电动机

要了解电动机的工作原理，关键是要了解电磁铁的工作原理。（有关完整的具体信息，请参见电磁体工作原理。）

电磁铁是电动机的基础。想象一下这个场景，您即可明白电动机的内部组件是如何工作的。比如您按此方法制作了一个简易的电磁铁：在钉子上卷绕100圈金属线，然后将这颗钉子连接到电池。连接电池后，钉子将变成一块磁铁，并且有南极和北极。

现在，拿起这个钉子做成的电磁铁，在它的中间插进一根轴，然后悬挂在马蹄形磁铁的中心，如下图所示。假如将电池连接到电磁铁，使钉子北极的方向与图中所示全都，那么磁学基本法则将会告知您会发生什么：电磁铁的北极将与马蹄形磁铁的北极排斥，并与马蹄形磁铁的南极相吸。电磁铁的南极也以类似的方式发生排斥。钉子将运动半周，然后在所示的位置停住。

马蹄形磁铁中的电磁铁

您可以发觉这半周的运动不过是由于磁铁自然地相互吸引和排斥产生的。制造电动机的关键是要更进一步，使半周运动在完成的那一瞬间，电磁铁的磁场发生翻转。这种翻转可以使电磁铁完成另一个半周运动。更改电子在电线中的流淌方向（让电池掉头就可以实现此目的）便可以翻转磁场。假如能够在完成每个半周运动时的适当时间精确地翻转电磁铁的磁场，则电动机就可以自由旋转。

电枢、整流子和电刷

电枢连续考察上一页的插图。现在我们用电枢来替代电动机中的钉子。电枢是一种电磁铁，其制作方式是在金属芯的两个或更多极上卷绕细线。

电枢带有一个轴，该轴与整流子相连接。在右图中，您可以看到同一电枢的三种不同视图：前视图、侧视图和后视图。后视图中没有包括绕组，目的是为了更清晰地展现整流子。您可以发觉整流子不过是与轴连接的一对极板。这些极板分别连接到电磁铁线圈的两个连接端。

电刷和整流子在电动机中，用于“翻转电场”的部件是由两个部分组成的：整流子和电刷。

右图显示了整流子和电刷如何作为一个整体使电流流向电磁铁，以及如何在适当的时间翻转电子的流淌方向。整流子的触点与电磁铁的轴相连，使轴可以随磁铁一起旋转。电刷不过是两片与整流子接触的弹性金属或碳。

电动机组装

将全部这些部件装在一起，您就可以得到一个完整的电动机：

电枢

本图省略了电枢绕组，以便您便利地查看整流子的运转。要观看的关键之处在于，当电枢横向移动时，电磁铁的两极会发生翻转。由于这种翻转，电磁铁的北极会始终位于轴的上方，从而排斥场磁铁的北极，并吸引场磁铁的南极。

假如您有机会拆开一个小型电动机的话，就会发觉其中包含了上面所述的相同零件：两块小型永久磁铁、一个整流子、两个电刷以及一个电磁铁（通过在一块金属上绕线制成）。但是，转子几乎总是带有三个极，而不是本文所示的两极。电动机使用三个极可以带来两个优势：

使电动机具有更好的动力。在双极电动机中，假如电动机启动时，电磁铁位于平衡点上，也就是在场磁铁两极之间的完全水平位置，则您可以想象得到，电枢将“卡”