电机与拖动技术(大连理工大学课件和答案)第1章

1.1直流电机的结构与工作原理1.2直流电机的电枢绕组1.3直流电机的铭牌数据及主要系列第一章直流电机的结构与工作原理主磁极换向磁极电刷装置机座端盖定子转子电枢铁芯电枢绕组换向器转轴轴承1.1直流电机的结构与工作原理

1.1.1直流电机的主要结构图1-2直流电机的正剖面图1．极靴2．电枢齿3．电枢槽4．主磁极5．励磁绕组6．机座（磁轭）7．换向极8．换向极绕组9．电枢绕组10．电枢铁芯11．底脚图1-3换向极结构1．换向极铁芯2．换向极绕组图1-4电刷盒装配1．刷盒2．电刷3．铜丝辫4．压紧弹簧图1-5电枢铁芯冲片图1-6直流电机换向器

图1-6直流电机换向器1.1.2直流电机的基本原理1、直流发电机工作原理右图为直流发电机的物理模型，N、S为定子磁极，abcd是固定在可旋转导磁圆柱体上的线圈，线圈连同导磁圆柱体称为电机的转子或电枢。线圈的首末端a、d连接到两个相互绝缘并可随线圈一同旋转的换向片上。转子线圈与外电路的连接是通过放置在换向片上固定不动的电刷进行的。当原动机驱动电机转子逆时针旋转后，如右图。可见，和电刷A接触的导体总是位于N极下，和电刷B接触的导体总是位于S极下。导体ab在S极下，a点低电位，b点高电位；导体cd在N极下，c点低电位，d点高电位；电刷A极性仍为正，电刷B极性仍为负。可见，和电刷A接触的导体总是位于N极下，和电刷B接触的导体总是位于S极下，因此电刷A的极性总是正的，电刷B的极性总是负的，在电刷A、B两端可获得直流电动势。实际直流发电机的电枢是根据实际需要有多个线圈。线圈分布在电枢铁芯表面的不同位置，按照一定的规律连接起来，构成电机的电枢绕组。磁极也是根据需要N、S极交替旋转多对。2、直流电动机工作原理把电刷A、B接到直流电源上，电刷A接正极，电刷B接负极。此时电枢线圈中将电流流过。如右图。直流电动机是将电能转变成机械能的旋转机械。在磁场作用下，N极性下导体ab受力方向从右向左，S极下导体cd受力方向从左向右。该电磁力形成逆时针方向的电磁转矩。当电磁转矩大于阻转矩时，电机转子逆时针方向旋转。原N极性下导体ab转到S极下，受力方向从左向右，原S极下导体cd转到N极下，受力方向从右向左。该电磁力形成逆时针方向的电磁转矩。线圈在该电磁力形成的电磁转矩作用下继续逆时针方向旋转。当电枢旋转到右图所示位置时同直流发电机相同，实际的直流电动机的电枢并非单一线圈，磁极也并非一对。返回电枢绕组是直流电机的核心部分。无论是发电机还是电动机，感应电动势和电磁转矩都在电枢绕组中产生，电枢绕组是实现机电能量转换的枢纽，电枢绕组的名称由此而来，并为此把直流电机的转子称为电枢。

1.2直流电机的电枢绕组

1.2.1基本知识

绕组元件称构成绕组的线圈为绕组元件，是用绝缘铜线绕制的。元件的开始端头称首端，终了端头称末端。嵌放在电枢铁芯槽中的直线部分称有效边，连接两个有效边的部分称为端接部分。一个元件可以是单匝或多匝。直流电机电枢绕组是双层的，即每个槽分上下两层嵌放元件有效边。每个元件的一个边嵌放在一个槽子的上层，另一个边嵌放在另一个槽子的下层线圈数、槽数、换向片数的关系：元件数等于换向片数等于槽数，即

S=K=Z式中S—元件数；

K—换向片数；

Z—电枢实际槽数。叠绕组和波绕组叠绕组是指相串联的后一个元件端接部分紧叠在前一个元件端接部分的上面，整个绕组成褶叠式前进；波绕组是指相串联的两个元件像波浪式的前进如图所示电枢绕组和节距132y1y2yyk单叠绕组132y1y2yyk7单波绕组1.2.2电枢绕组的节距1．极距极距就是一个磁极在电枢表面的空间距离2．第一节距y1第一节距是指一个线圈两有效边之间在电枢表面上的跨距，以槽数表示，如图1—10所示。由于线圈边要放入槽内，所以应是整数。而为了让组能感应出最大的电动势，应使接近或等于极距。为了节省铜线及其工艺的方便，一般采用短距或整距绕组。3．第二节距y2它是指相串联的两个相邻线圈中，第一个线圈的下层边与相邻的第二个线圈的上层边之间的距离，用槽数表示。4．换向片节距yk线圈的两端所连接的换向片之间距离，用该线圈跨过的换向片数来表示。5．合成节距y它是指相串联的两个相邻线圈对应的有效边之间的距离，用槽数表示。单叠绕组是指元件的首端和末端分别接到相邻的两片换向片上，下一个元件叠在前一个元件之上。绘制展开图的步骤是：第一步：计算绕组的各节距。包括、y、y1。第二步：画槽、画元件，按顺序编号。每槽用两条短线表示，实线表示上层，虚线表示下层。注意：实线上的标号既表示槽号又表示元件号，同时还表示该元件的上层边所在的位置。第三步：画换向片，按顺序编号。用小方块代表各换向片，换向片与电枢同周长，换向片的编号也是按顺序从左向右并以第一元件上层边所连接的换向片作为第一换向片号。第四步：排列、连接绕组。根据各节距按规律排列连接。第五步：放置主磁极。主磁极应N、S极交替地、均匀地放置在各槽之上，每个磁极的宽度约为0.7倍的极距。第六步：安放电刷。在展开图中，直流电机的电刷置于磁极中心线下，电刷大小与换向片相同，电刷数与主磁极数相同。在实际生产过程中，直流电机电刷的位置是通过实验方法确定的。1.2.3单叠绕组

〔例〕已知一台直流电机，2p=2，S=K=Z=8，画出单叠绕组展开