汽车电工电子技术课件 任务1直流电动机VIP

5.1直流电动机演讲人5.1.1直流电动机概述1.直流电动机概念直流电动机主要由定子和转子构成，通过电刷给转子供电。当电动机开启后，转子线圈中有电流流过，通电导体在磁场中受到安培力的作用开始旋转。为了让线圈一直往一个方向旋转，则需要通过换向器更改转子内磁场的极性，使转子一直受同向的安培力。在实际应用中，会通过增加极数的方式，使转子转动更加平稳。5.1.1直流电动机概述2.直流电机的分类直流电动机按照结构和工作原理会进行不同的分类，如下图5.1所示。图5.1直流电动机分类5.1.1直流电动机概述3.直流电机结构直流电动机主要由定子和转子两大部分构成。直流电动机运转时，静止不动的部分称为定子，其主要作用是产生磁场。而运动时旋转的部分称为转子，其作用是产生电磁转矩和感应电动势，如下图5.2所示。图5.2直流电动机结构5.1.1直流电动机概述（1）定子定子主要由主磁极、换向极、电刷和基座等构成。其主要作用是产生磁场和进行机械固定。如图5.3所示。1）机座：机座一般由导磁性能良好的铸钢件或钢板焊接而成。一方面能够起导磁作用，另一方面起安装支撑作用。2）主磁极：定子主磁极的作用是产生主磁场。所以，主磁极既可以是永磁体也可以是电磁铁。当主磁极为电磁铁时，主要由主磁极铁芯和励磁绕组两部分构成。其中，主磁极铁芯一般采用的是1-1.5mm厚的薄钢板材料。图5.3直流电机定子结构换向极绕组定子机座换向极铁心主磁极铁心主磁极绕组心接线盒图5.3直流电机定子结构5.1.1直流电动机概述3）换向磁极：换向极是位于两个主磁极之间的小磁极，又被称为附加极。其主要作用是产生换向磁场，改善电机的换向，减少电机运行时电刷下产生的火花。换向极由换向磁极铁芯和换向磁极绕组构成。4）电刷：电刷的作用是通过电刷与换向器的滑动接触，把电枢绕组中的电动势引到外部电路，或者把外部电路的电压、电流引到电枢绕组中。电刷放在电刷盒内，用弹簧压紧在换向器上，电刷上的铜丝辫，用于引出、引入电流。（2）转子转子也称为电枢，它是产生感应电动势、电流、电磁转矩而实现能量转换的部件。主要由电枢铁芯、电枢绕组及换向器等组成，如图5.4所示。图5.4直流电机转子结构5.1.1直流电动机概述1）电枢铁芯：是承受电磁力作用的部件，也是电机磁路的一部分。电枢铁芯上的凹槽是用来存放电枢绕组的。电枢铁芯一般用0.5mm厚的硅钢片叠压而成，这样可以减少在电枢铁芯上产生的涡流损耗和磁滞损耗。2）转轴：是用来传递转矩的，为了使电机运行稳定，转轴一般采用合金钢锻压加工。3）电枢绕组：其作用是通过电流产生感应电动势和电磁转矩，实现能量转换。首先，电枢绕组之间以及电枢绕组和电枢铁心之间都要做好绝缘处理，然后再把电枢绕组按照一定规律放置在电枢铁芯上的嵌线槽内。注意，槽口处需要将电枢绕组压紧，以免离心力过大，将电枢绕组甩出槽外。4）换向器：换向器由许多的换向片组成，换向片之间用云母绝缘片使之相互绝缘。在直流电动机中换向器与电刷滑动接触，使转动的电枢绕组与静止的外电路相连，实现电枢绕组中的电流换向。在电动机中，换向器是将外加的直流电转换成电枢绕组内的交变电流；在发电机中，换向器是将绕组内的交变电动势变换成电刷两端的直流电动势。5.1.2直流电动机工作原理从图5.5中，我们可以看到线圈和换向片相互连接，换向片则固定在转轴上，随电机轴一起旋转，电刷在空间上固定不动且与换向片接触。当在电机的两电刷端加上直流电压，由电刷和换向器将电能引入电枢线圈中，那么通电的线圈在磁场中将受到安培力的作用开始转动，产生电磁转矩。之后，在换向器的作用下，使在同一个极（N极或者S极）下线圈边中的电流始终是一个方向，从而保证了该极下线圈边所受的电磁力方向不变。这样，线圈在磁场中将一直受到同方向的力，使电动机连续地旋转起来，从而现将电能转换成机械能，这就是直流电动机的工作原理。5.1.2直流电动机工作原理图5.5

直流电机工作原理5.1.2直流电动机工作原理安培力是通电导线在磁场中受到的作用力，安培力的方向用左手定则来判断。左手定则：伸出左手，使大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面内。把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入掌心，四指指向电流的方向。那么，大拇指所指的就是通电导体在磁场中所受到的安培力方向。如下图5.6所示，可以看到，在安培力的作用下，线圈一直逆时针方向转动。图5.6

线圈受安培力方向5.1.2直流电动机工作原理根据励磁线圈和转子绕组的联接关系，励磁式的直流电机又可细分为他励、并励、串励和复励，如下图5.7所示。（1）他励电动机：励磁线圈与转子电枢的电源分开。（2）并励电动机：励磁线圈与转子电枢并联到同一电源上。（3）串励电动机：励磁线圈与转子电枢串联接到同一电源上。（4）复励电动机：励磁线圈与转子电枢的联接有串有并接在同一电源上。图5.7励磁绕组和转子连接方式5.1.3直流电动机性能特点及其应用直流电动机结构简单，具有优良的电磁转矩控制特性。调速性能好，调速范围广，易于平滑调节。起动、制动转矩大，易于快速起动、停车。像东京大学UOT电动汽车、马自达公司BANGO电动汽车、意大利菲亚特公司900E/E2电动汽车、我国的陆骏电动汽车等，以前都运用过直流电动机。但直流电机的机械换向结构容易产生火花，其换