第五篇_直流電機(jī)

1、Electrical Machinery 本章節(jié)基本要求：本章節(jié)基本要求：理解直流電機(jī)的基本原理；理解直流電機(jī)的基本原理；掌握直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)；掌握直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)；理解直流電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)的含義；理解直流電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)的含義；4.4.掌握直流電機(jī)的勵(lì)磁方式。掌握直流電機(jī)的勵(lì)磁方式。本章節(jié)重點(diǎn)和難點(diǎn)：本章節(jié)重點(diǎn)和難點(diǎn)：重點(diǎn)重點(diǎn): :直流電機(jī)的基本原理和基本結(jié)構(gòu)；直流電機(jī)的額定值；直直流電機(jī)的基本原理和基本結(jié)構(gòu)；直流電機(jī)的額定值；直流電機(jī)的勵(lì)磁方式。流電機(jī)的勵(lì)磁方式。難點(diǎn)難點(diǎn): :直流電機(jī)的基本原理和勵(lì)磁方式。直流電機(jī)的基本原理和勵(lì)磁方式。 直流電機(jī)是電機(jī)的主要類(lèi)型之一。它是通以直流電流的旋轉(zhuǎn)

2、直流電機(jī)是電機(jī)的主要類(lèi)型之一。它是通以直流電流的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，是電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的設(shè)備。電機(jī)，是電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的設(shè)備。將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的是直流發(fā)電機(jī)是直流發(fā)電機(jī)，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的是直流電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的是直流電動(dòng)機(jī)。按旋轉(zhuǎn)電。按旋轉(zhuǎn)電機(jī)的可逆性原理，用作電動(dòng)機(jī)使用時(shí)，由于其具有良好的調(diào)速性機(jī)的可逆性原理，用作電動(dòng)機(jī)使用時(shí)，由于其具有良好的調(diào)速性能，在許多調(diào)速性能要求較高的場(chǎng)合，得到廣泛使用。能，在許多調(diào)速性能要求較高的場(chǎng)合，得到廣泛使用。 作電源用作電源用: :發(fā)電機(jī)；發(fā)電機(jī)； 作動(dòng)力用作動(dòng)力用: :電動(dòng)機(jī)；電動(dòng)機(jī)；信號(hào)的傳遞信號(hào)的傳遞: :測(cè)速發(fā)電機(jī)、

3、測(cè)速發(fā)電機(jī)、伺服電機(jī)伺服電機(jī) 由于直流電機(jī)是依靠直流工作電壓運(yùn)行的電機(jī)，因此廣泛應(yīng)由于直流電機(jī)是依靠直流工作電壓運(yùn)行的電機(jī)，因此廣泛應(yīng)用于收錄機(jī)、錄像機(jī)、影碟機(jī)、電動(dòng)剃須刀、電吹風(fēng)、電子表、用于收錄機(jī)、錄像機(jī)、影碟機(jī)、電動(dòng)剃須刀、電吹風(fēng)、電子表、電動(dòng)玩具等家用電器中。電動(dòng)玩具等家用電器中。 此外，直流發(fā)電機(jī)還可做直流勵(lì)磁系此外，直流發(fā)電機(jī)還可做直流勵(lì)磁系統(tǒng)中的統(tǒng)中的勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁機(jī)用，一般小于用，一般小于1010萬(wàn)萬(wàn)kWkW即即100MW100MW的單機(jī)同步發(fā)電機(jī)要用直流發(fā)電機(jī)的單機(jī)同步發(fā)電機(jī)要用直流發(fā)電機(jī)作為勵(lì)磁機(jī)。作為勵(lì)磁機(jī)。 二、直流電機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)二、直流電機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn) 1.1.直流發(fā)電機(jī)的直流

4、發(fā)電機(jī)的電勢(shì)波電勢(shì)波形較好，受形較好，受電磁干擾電磁干擾的影響??；的影響小；2.2.直流電動(dòng)機(jī)的直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速范圍調(diào)速范圍寬廣，調(diào)速特性寬廣，調(diào)速特性平滑平滑；3.3.直流電動(dòng)機(jī)易于控制，可靠性較高；直流電動(dòng)機(jī)易于控制，可靠性較高；4.4.直流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)過(guò)載能力過(guò)載能力較強(qiáng)，較強(qiáng)，起動(dòng)起動(dòng)和和制動(dòng)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大；轉(zhuǎn)矩較大；5.5.由于存在換向器、其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高、價(jià)格較高和運(yùn)由于存在換向器、其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高、價(jià)格較高和運(yùn)行維護(hù)工作量大。行維護(hù)工作量大。 下圖為直流發(fā)電機(jī)的物理模型，下圖為直流發(fā)電機(jī)的物理模型，N N、S S為定子磁極，為定子磁極，abcdabcd是固定在可旋轉(zhuǎn)

5、導(dǎo)是固定在可旋轉(zhuǎn)導(dǎo)磁圓柱體上的線圈，線圈連同導(dǎo)磁圓柱磁圓柱體上的線圈，線圈連同導(dǎo)磁圓柱體稱(chēng)為電機(jī)的轉(zhuǎn)子或電樞。線圈的首末體稱(chēng)為電機(jī)的轉(zhuǎn)子或電樞。線圈的首末端端a a、d d連接到兩個(gè)相互絕緣并可隨線圈連接到兩個(gè)相互絕緣并可隨線圈一同旋轉(zhuǎn)的換向器上。轉(zhuǎn)子線圈與外電一同旋轉(zhuǎn)的換向器上。轉(zhuǎn)子線圈與外電路的連接是通過(guò)放置在換向器上固定不路的連接是通過(guò)放置在換向器上固定不動(dòng)的電刷進(jìn)行的。動(dòng)的電刷進(jìn)行的。 如圖所示，根據(jù)法拉弟電磁感應(yīng)定律可知，原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)直流如圖所示，根據(jù)法拉弟電磁感應(yīng)定律可知，原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)直流發(fā)電機(jī)的電樞，以恒定轉(zhuǎn)速按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，當(dāng)線圈有效邊發(fā)電機(jī)的電樞，以恒定轉(zhuǎn)速按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，當(dāng)

6、線圈有效邊abab和和cdcd切割磁力線時(shí)，便在其中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，通過(guò)換向器和電切割磁力線時(shí)，便在其中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，通過(guò)換向器和電刷的作用，使線圈產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)變?yōu)殡娝啥朔较蚝愣ǖ碾娝⒌淖饔?，使線圈產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)變?yōu)殡娝啥朔较蚝愣ǖ碾妱?dòng)勢(shì)，保持外電路的電流按一定方向流動(dòng)。動(dòng)勢(shì)，保持外電路的電流按一定方向流動(dòng)。 一個(gè)線圈的直流發(fā)電機(jī)，電刷間的電動(dòng)勢(shì)是脈動(dòng)電動(dòng)勢(shì)，一個(gè)線圈的直流發(fā)電機(jī)，電刷間的電動(dòng)勢(shì)是脈動(dòng)電動(dòng)勢(shì)，其電動(dòng)勢(shì)波動(dòng)太大，而實(shí)際應(yīng)用的直流發(fā)電機(jī)電樞繞組有許多線其電動(dòng)勢(shì)波動(dòng)太大，而實(shí)際應(yīng)用的直流發(fā)電機(jī)電樞繞組有許多線圈（元件），電樞槽數(shù)和換向片也相應(yīng)增多，可使合成電動(dòng)勢(shì)的圈（元件

7、），電樞槽數(shù)和換向片也相應(yīng)增多，可使合成電動(dòng)勢(shì)的脈動(dòng)程度大為減小，以至接近恒定的直流電動(dòng)勢(shì)。如下圖所示脈動(dòng)程度大為減小，以至接近恒定的直流電動(dòng)勢(shì)。如下圖所示: :直流發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)的幾點(diǎn)結(jié)論：直流發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)的幾點(diǎn)結(jié)論：(1)(1)電樞線圈內(nèi)電勢(shì)、電流方向是交流電；電樞線圈內(nèi)電勢(shì)、電流方向是交流電；(2)(2)電刷間為直流電勢(shì)。線圈中感應(yīng)電勢(shì)與電流方向一致；電刷間為直流電勢(shì)。線圈中感應(yīng)電勢(shì)與電流方向一致；(3)(3)從空間看，從空間看， 電樞電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)在空間上是恒定不變的磁場(chǎng)；電樞電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)在空間上是恒定不變的磁場(chǎng)；(4)(4)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩M M與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反，與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向

8、相反， 是制動(dòng)性質(zhì)。是制動(dòng)性質(zhì)。 如下圖所示，是最簡(jiǎn)單的直流電動(dòng)機(jī)的物理模型，如下圖所示，是最簡(jiǎn)單的直流電動(dòng)機(jī)的物理模型，N N和和S S是一是一對(duì)固定的磁極對(duì)固定的磁極( (一般是電磁鐵，也可以是永久磁鐵一般是電磁鐵，也可以是永久磁鐵) )。磁極之間有。磁極之間有一個(gè)可以轉(zhuǎn)動(dòng)的鐵質(zhì)圓柱體，稱(chēng)為一個(gè)可以轉(zhuǎn)動(dòng)的鐵質(zhì)圓柱體，稱(chēng)為電樞鐵心電樞鐵心。鐵心表面固定一個(gè)。鐵心表面固定一個(gè)用絕緣導(dǎo)體構(gòu)成的電樞線圈用絕緣導(dǎo)體構(gòu)成的電樞線圈abcdabcd，線圈的兩端分別接到相互絕緣，線圈的兩端分別接到相互絕緣的兩個(gè)圓弧形銅片上?；⌒毋~片稱(chēng)為換向片，它們的組合體稱(chēng)為的兩個(gè)圓弧形銅片上。弧形銅片稱(chēng)為換向片，它們的

9、組合體稱(chēng)為換向器。在換向器上放置固定不動(dòng)而與換向片滑動(dòng)接觸的電刷換向器。在換向器上放置固定不動(dòng)而與換向片滑動(dòng)接觸的電刷A A和和，線圈，線圈abcdabcd 通過(guò)換向器和電刷接通外電路。電樞鐵心、電通過(guò)換向器和電刷接通外電路。電樞鐵心、電樞線圈和換向器構(gòu)成的整體叫作樞線圈和換向器構(gòu)成的整體叫作轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子或稱(chēng)為或稱(chēng)為電樞電樞。 如圖所示，施加在直流電動(dòng)機(jī)的直流電源，借助于換向器和如圖所示，施加在直流電動(dòng)機(jī)的直流電源，借助于換向器和電刷的作用，使直流電動(dòng)機(jī)電樞線圈中流過(guò)的電流，方向是交變電刷的作用，使直流電動(dòng)機(jī)電樞線圈中流過(guò)的電流，方向是交變的，從而使電樞產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩的方向恒定不變，確保了直流電的

10、，從而使電樞產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩的方向恒定不變，確保了直流電動(dòng)機(jī)朝確定的方向連續(xù)旋轉(zhuǎn)。這就是直流電動(dòng)機(jī)的基本工作原理。動(dòng)機(jī)朝確定的方向連續(xù)旋轉(zhuǎn)。這就是直流電動(dòng)機(jī)的基本工作原理。 實(shí)際的直流電動(dòng)機(jī)，電樞四周上均勻地嵌放許多線圈；相應(yīng)實(shí)際的直流電動(dòng)機(jī)，電樞四周上均勻地嵌放許多線圈；相應(yīng)地，換向器由許多換向片組成，使電樞線圈所產(chǎn)生的總電磁轉(zhuǎn)矩地，換向器由許多換向片組成，使電樞線圈所產(chǎn)生的總電磁轉(zhuǎn)矩足夠大并且比較均勻，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速也就比較均勻。足夠大并且比較均勻，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速也就比較均勻。 直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的幾點(diǎn)結(jié)論：直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的幾點(diǎn)結(jié)論：(1)(1)外施電壓、電流是直流，外施電壓、電流是直流， 電樞

11、線圈內(nèi)電流是交流；電樞線圈內(nèi)電流是交流；(2)(2)線圈中感應(yīng)電勢(shì)與電流方向相反；線圈中感應(yīng)電勢(shì)與電流方向相反；(3)(3)線圈是旋轉(zhuǎn)的，電樞電流是交變的；線圈是旋轉(zhuǎn)的，電樞電流是交變的；(4)(4)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩M M與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相同，是驅(qū)動(dòng)性質(zhì)。與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相同，是驅(qū)動(dòng)性質(zhì)。 從以上分析可知：一臺(tái)直流電機(jī)原則上既可以作為電動(dòng)機(jī)從以上分析可知：一臺(tái)直流電機(jī)原則上既可以作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，也可以作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，是取決于外界不同的條件。如果運(yùn)行，也可以作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，是取決于外界不同的條件。如果在電刷端外施直流電壓，則電機(jī)把電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，作電動(dòng)機(jī)在電刷端外施直流電壓，則電機(jī)把電能轉(zhuǎn)變成

12、機(jī)械能，作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行；如用原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)直流電機(jī)的電樞旋轉(zhuǎn)，電機(jī)就將機(jī)械能轉(zhuǎn)運(yùn)行；如用原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)直流電機(jī)的電樞旋轉(zhuǎn)，電機(jī)就將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為直流電能，作發(fā)電機(jī)運(yùn)行。這種同一臺(tái)電機(jī)既能作電動(dòng)機(jī)運(yùn)換為直流電能，作發(fā)電機(jī)運(yùn)行。這種同一臺(tái)電機(jī)既能作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，又能作發(fā)電機(jī)運(yùn)行的原理，在電機(jī)理論中稱(chēng)為行，又能作發(fā)電機(jī)運(yùn)行的原理，在電機(jī)理論中稱(chēng)為可逆原理可逆原理。 旋轉(zhuǎn)電機(jī)結(jié)構(gòu)必須有滿足電磁和機(jī)械兩旋轉(zhuǎn)電機(jī)結(jié)構(gòu)必須有滿足電磁和機(jī)械兩方面要求方面要求; ;同時(shí)旋轉(zhuǎn)電機(jī)必須具備同時(shí)旋轉(zhuǎn)電機(jī)必須具備靜止靜止和和轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)兩大部分兩大部分: :主磁極主磁極換向磁極換向磁極電刷裝置電刷裝置機(jī)座機(jī)座端蓋端蓋電樞鐵心電樞鐵心電樞

13、繞組電樞繞組換向器換向器轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸軸承軸承定子的主要作用是產(chǎn)生磁場(chǎng)和作定子的主要作用是產(chǎn)生磁場(chǎng)和作為電機(jī)的機(jī)械支撐。為電機(jī)的機(jī)械支撐。轉(zhuǎn)子的主要作用是產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩和感轉(zhuǎn)子的主要作用是產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，是直流電機(jī)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，是直流電機(jī)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的樞紐，所以通常又稱(chēng)為電樞。的樞紐，所以通常又稱(chēng)為電樞。直流電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖直流電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖直流電機(jī)橫剖面示意圖直流電機(jī)橫剖面示意圖 定子定子主要由主磁極、換向磁極、機(jī)座和端蓋以及電刷裝置等主要由主磁極、換向磁極、機(jī)座和端蓋以及電刷裝置等組成，如圖所示。組成，如圖所示。 主磁極的作用是產(chǎn)生氣隙磁場(chǎng)。主磁極的作用是產(chǎn)生氣隙磁場(chǎng)。主磁極由

14、主磁極鐵心和勵(lì)主磁極由主磁極鐵心和勵(lì)磁繞組兩部分組成。主磁極的鐵心用磁繞組兩部分組成。主磁極的鐵心用0.50.51.5mm1.5mm厚的鋼板沖片厚的鋼板沖片疊壓鉚緊而成，上面套勵(lì)磁繞組的部分稱(chēng)為疊壓鉚緊而成，上面套勵(lì)磁繞組的部分稱(chēng)為極身極身，下面擴(kuò)寬的，下面擴(kuò)寬的部分稱(chēng)為部分稱(chēng)為極靴極靴，極靴寬于極身，既可使氣隙中磁場(chǎng)分布比較理，極靴寬于極身，既可使氣隙中磁場(chǎng)分布比較理想，又便于固定勵(lì)磁繞組。勵(lì)磁繞組用絕緣銅線繞制而成，套想，又便于固定勵(lì)磁繞組。勵(lì)磁繞組用絕緣銅線繞制而成，套在極身上，再將整個(gè)主磁極用螺釘固定在機(jī)座上，如圖所示。在極身上，再將整個(gè)主磁極用螺釘固定在機(jī)座上，如圖所示。固定螺釘固定

15、螺釘主磁極鐵心主磁極鐵心機(jī)座機(jī)座勵(lì)磁繞組勵(lì)磁繞組極靴極靴 兩相鄰主磁極之間的小磁極叫換向極，也叫附加極或間極。兩相鄰主磁極之間的小磁極叫換向極，也叫附加極或間極。換向極的作用是換向極的作用是改善電機(jī)換向改善電機(jī)換向，減小電機(jī)運(yùn)行時(shí)電刷與換向器之，減小電機(jī)運(yùn)行時(shí)電刷與換向器之間可能產(chǎn)生的火花。換向極由換向極鐵心和換向極繞組構(gòu)成。換間可能產(chǎn)生的火花。換向極由換向極鐵心和換向極繞組構(gòu)成。換向極鐵心一般用整塊鋼制成。對(duì)換向性能要求較高的直流電機(jī)，向極鐵心一般用整塊鋼制成。對(duì)換向性能要求較高的直流電機(jī)，換向極鐵心可用換向極鐵心可用1 11.5 mm1.5 mm厚的鋼板沖制疊壓而成。換向極繞組厚的鋼板沖制

16、疊壓而成。換向極繞組用絕緣導(dǎo)線繞制而成，套在換向極鐵心上。整個(gè)換向極用螺釘固用絕緣導(dǎo)線繞制而成，套在換向極鐵心上。整個(gè)換向極用螺釘固定于機(jī)座上。換向極的數(shù)目一般與主磁極相等或減半，如圖所示。定于機(jī)座上。換向極的數(shù)目一般與主磁極相等或減半，如圖所示。 在功率很小的直在功率很小的直流電機(jī)中，也有不裝換流電機(jī)中，也有不裝換向極的。換向極繞組在向極的。換向極繞組在使用中是和電樞繞組相使用中是和電樞繞組相串聯(lián)的，要流過(guò)較大的串聯(lián)的，要流過(guò)較大的電流，因此和主磁極的電流，因此和主磁極的串勵(lì)繞組一樣，導(dǎo)線有串勵(lì)繞組一樣，導(dǎo)線有較大的截面。較大的截面。 電機(jī)定子部分的外殼稱(chēng)為機(jī)座。電機(jī)定子部分的外殼稱(chēng)為機(jī)座。

17、機(jī)座機(jī)座一方面一方面用來(lái)固定主磁極、用來(lái)固定主磁極、換向極和端蓋，并起到整個(gè)電機(jī)的支撐和固定作用；換向極和端蓋，并起到整個(gè)電機(jī)的支撐和固定作用；另一方面另一方面也也是磁路的一部分，借以構(gòu)成磁極之間的通路，磁通通過(guò)的部分稱(chēng)是磁路的一部分，借以構(gòu)成磁極之間的通路，磁通通過(guò)的部分稱(chēng)為磁軛。為保證機(jī)座具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和良好的導(dǎo)磁性能，一為磁軛。為保證機(jī)座具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和良好的導(dǎo)磁性能，一般為鑄鋼件或由鋼板焊接而成。機(jī)座的兩端有端蓋。中小型電機(jī)般為鑄鋼件或由鋼板焊接而成。機(jī)座的兩端有端蓋。中小型電機(jī)前后端蓋都裝有軸承，用于支承轉(zhuǎn)軸。大型電機(jī)則采用座式滑動(dòng)前后端蓋都裝有軸承，用于支承轉(zhuǎn)軸。大型電機(jī)則

18、采用座式滑動(dòng)軸承。軸承。 電刷裝置電刷裝置是把轉(zhuǎn)動(dòng)的電樞繞組與靜止的外電路相連接，并與是把轉(zhuǎn)動(dòng)的電樞繞組與靜止的外電路相連接，并與換向器相配合，起到整流或逆變器的作用。換向器相配合，起到整流或逆變器的作用。電刷裝置由電刷、刷電刷裝置由電刷、刷握桿和刷桿座等組成。電刷放在刷握內(nèi)，用彈簧壓緊，使電刷與握桿和刷桿座等組成。電刷放在刷握內(nèi)，用彈簧壓緊，使電刷與換向器之間有良好的滑動(dòng)接觸，刷握固定在刷桿上，刷桿裝在圓換向器之間有良好的滑動(dòng)接觸，刷握固定在刷桿上，刷桿裝在圓環(huán)形的刷桿座上，相互之間必須絕緣。刷桿座裝在端蓋或軸承內(nèi)環(huán)形的刷桿座上，相互之間必須絕緣。刷桿座裝在端蓋或軸承內(nèi)蓋上，圓周位置可以調(diào)整

19、，調(diào)好以后加以固定，蓋上，圓周位置可以調(diào)整，調(diào)好以后加以固定， 如圖所示。如圖所示。 如圖所示如圖所示: :電刷一般采用石墨和銅粉壓制燒焙而成，它放置電刷一般采用石墨和銅粉壓制燒焙而成，它放置在刷握中，由彈簧將其壓在換向器的表面上，電刷桿數(shù)一般等于在刷握中，由彈簧將其壓在換向器的表面上，電刷桿數(shù)一般等于主磁極的數(shù)目。主磁極的數(shù)目。 電刷電刷 電刷的材料大多由石墨制成，為電刷的材料大多由石墨制成，為了增加導(dǎo)電性，還有用含銅石墨制成，了增加導(dǎo)電性，還有用含銅石墨制成，石墨有良好的導(dǎo)電性，質(zhì)地軟而且耐石墨有良好的導(dǎo)電性，質(zhì)地軟而且耐磨。磨。 電刷可以用于直流電機(jī)或交流換向器電機(jī)，比如通電刷可以用于直

20、流電機(jī)或交流換向器電機(jī)，比如通用電動(dòng)工具上，象手電鉆和角磨機(jī)上，皆用到它。他用電動(dòng)工具上，象手電鉆和角磨機(jī)上，皆用到它。他是用來(lái)和換向器配合來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)電流換向的，電刷是是用來(lái)和換向器配合來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)電流換向的，電刷是電機(jī)（除鼠籠式電動(dòng)機(jī)外）傳導(dǎo)電流的滑動(dòng)接觸體。電機(jī)（除鼠籠式電動(dòng)機(jī)外）傳導(dǎo)電流的滑動(dòng)接觸體。在直流電機(jī)中，它還擔(dān)負(fù)著對(duì)電樞繞組中感應(yīng)的交變?cè)谥绷麟姍C(jī)中，它還擔(dān)負(fù)著對(duì)電樞繞組中感應(yīng)的交變電動(dòng)勢(shì)，進(jìn)行換向（整流）的任務(wù)。實(shí)踐證明：電機(jī)電動(dòng)勢(shì)，進(jìn)行換向（整流）的任務(wù)。實(shí)踐證明：電機(jī)運(yùn)行的可靠性，在很大程度上決定于電刷的性能。運(yùn)行的可靠性，在很大程度上決定于電刷的性能。 直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子主要由

21、電樞鐵心和電樞繞組、換向器、軸和直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子主要由電樞鐵心和電樞繞組、換向器、軸和冷卻風(fēng)扇等組成。冷卻風(fēng)扇等組成。電樞鐵心沖片電樞鐵心沖片 (a) (a) 矩形槽；矩形槽； (b) (b) 梨形槽梨形槽 是主磁通磁路的主要部分，同時(shí)用以嵌放電樞繞是主磁通磁路的主要部分，同時(shí)用以嵌放電樞繞組組。為了降低電機(jī)運(yùn)行時(shí)的電樞鐵心中產(chǎn)生的渦流損耗和磁滯損。為了降低電機(jī)運(yùn)行時(shí)的電樞鐵心中產(chǎn)生的渦流損耗和磁滯損耗，電樞鐵心用耗，電樞鐵心用0.35mm0.35mm或或0.5mm0.5mm厚的硅鋼片沖制的沖片疊壓而成，厚的硅鋼片沖制的沖片疊壓而成，沖片形狀，如圖所示。疊成的鐵心固定在轉(zhuǎn)軸或轉(zhuǎn)子支架上。鐵沖片形

22、狀，如圖所示。疊成的鐵心固定在轉(zhuǎn)軸或轉(zhuǎn)子支架上。鐵心的外圓開(kāi)有電樞槽，槽內(nèi)嵌放電樞繞組。心的外圓開(kāi)有電樞槽，槽內(nèi)嵌放電樞繞組。 電樞繞組的作用是產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩電樞繞組的作用是產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，是直流電機(jī)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，是直流電機(jī)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵部件。換的關(guān)鍵部件。它由許多線圈按一定規(guī)它由許多線圈按一定規(guī)律連接而成，線圈用高強(qiáng)度漆包線或玻律連接而成，線圈用高強(qiáng)度漆包線或玻璃絲包扁銅線繞成。不同線圈邊分上、璃絲包扁銅線繞成。不同線圈邊分上、下兩層嵌放在電樞槽中，線圈與鐵心之下兩層嵌放在電樞槽中，線圈與鐵心之間以及上、間以及上、 下兩層線圈邊之間都必須下兩層線圈邊之間都必須妥善絕緣。

23、為防止離心力將線圈邊甩出妥善絕緣。為防止離心力將線圈邊甩出槽外，槽口用槽楔固定，如圖所示。線槽外，槽口用槽楔固定，如圖所示。線圈邊的端接部分用熱固性無(wú)緯玻璃帶進(jìn)圈邊的端接部分用熱固性無(wú)緯玻璃帶進(jìn)行綁扎，以防止離心力將繞組甩出槽外。行綁扎，以防止離心力將繞組甩出槽外。大型電機(jī)電樞繞組的端部通常緊扎在繞大型電機(jī)電樞繞組的端部通常緊扎在繞組支架上。組支架上。 在直流電動(dòng)機(jī)中，換向器配以電刷能將外加直流電源轉(zhuǎn)換為在直流電動(dòng)機(jī)中，換向器配以電刷能將外加直流電源轉(zhuǎn)換為電樞線圈中的交變電流，使電磁轉(zhuǎn)矩的方向恒定不變；在直流發(fā)電樞線圈中的交變電流，使電磁轉(zhuǎn)矩的方向恒定不變；在直流發(fā)電機(jī)中，換向器配以電刷能將電

24、樞線圈中感應(yīng)產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)電機(jī)中，換向器配以電刷能將電樞線圈中感應(yīng)產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)換為正、負(fù)電刷上引出的直流電動(dòng)勢(shì)。換向器是由許多換向片轉(zhuǎn)換為正、負(fù)電刷上引出的直流電動(dòng)勢(shì)。換向器是由許多換向片組成的圓柱體，組成的圓柱體， 換向片之間用云母片絕緣。換向片的緊固通常換向片之間用云母片絕緣。換向片的緊固通常如圖所示，換向片的下部做成鴿尾形，兩端用鋼制形套筒和如圖所示，換向片的下部做成鴿尾形，兩端用鋼制形套筒和形云母環(huán)固定，再加螺母鎖緊。形云母環(huán)固定，再加螺母鎖緊。一、直流電機(jī)主要系列簡(jiǎn)介一、直流電機(jī)主要系列簡(jiǎn)介 為了滿足各行各業(yè)對(duì)產(chǎn)品的不同要求，生產(chǎn)廠將產(chǎn)品制成不為了滿足各行各業(yè)對(duì)產(chǎn)品的不同要求

25、，生產(chǎn)廠將產(chǎn)品制成不同型號(hào)系列。所謂系列就是指產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和形狀基本相似，而某同型號(hào)系列。所謂系列就是指產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和形狀基本相似，而某種性能參數(shù)例如容量則按一定等級(jí)遞增的一系列產(chǎn)品。對(duì)于電機(jī)種性能參數(shù)例如容量則按一定等級(jí)遞增的一系列產(chǎn)品。對(duì)于電機(jī)來(lái)說(shuō)，系列產(chǎn)品的電壓、轉(zhuǎn)速、機(jī)座號(hào)和鐵心長(zhǎng)度都有一定的等來(lái)說(shuō)，系列產(chǎn)品的電壓、轉(zhuǎn)速、機(jī)座號(hào)和鐵心長(zhǎng)度都有一定的等級(jí)。級(jí)。 型號(hào)表示電機(jī)的類(lèi)別。例如：型號(hào)表示電機(jī)的類(lèi)別。例如：Z2Z212 12 的含義為的含義為 Z Z：直流；：直流；2 2：設(shè)計(jì)序號(hào)；：設(shè)計(jì)序號(hào)；1 1：鐵心長(zhǎng)度；：鐵心長(zhǎng)度；2 2：機(jī)座號(hào)：機(jī)座號(hào) (1) (1) Z Z型系列型系列。Z

26、 Z為直流電機(jī)的漢語(yǔ)拼音第一個(gè)字母。這種系列是為直流電機(jī)的漢語(yǔ)拼音第一個(gè)字母。這種系列是通風(fēng)防護(hù)式的。適用于調(diào)速范圍不大的機(jī)械拖動(dòng)，少灰塵，少腐通風(fēng)防護(hù)式的。適用于調(diào)速范圍不大的機(jī)械拖動(dòng)，少灰塵，少腐蝕及溫度低的場(chǎng)所。蝕及溫度低的場(chǎng)所。(2) (2) Z2Z2型系列型系列。是。是Z Z型系列的改進(jìn)型，也是防護(hù)式。調(diào)速范圍可型系列的改進(jìn)型，也是防護(hù)式。調(diào)速范圍可達(dá)達(dá)2 2：1 1，即可超過(guò)額定轉(zhuǎn)速的一倍。，即可超過(guò)額定轉(zhuǎn)速的一倍。(3) (3) ZOZO型系列型系列。這種電機(jī)是封閉式的，用于多灰塵但無(wú)腐蝕性氣。這種電機(jī)是封閉式的，用于多灰塵但無(wú)腐蝕性氣體的場(chǎng)所。體的場(chǎng)所。(4) (4) ZDZD

27、型系列型系列。電機(jī)主要用于需要廣泛調(diào)速并具有較大過(guò)載能力。電機(jī)主要用于需要廣泛調(diào)速并具有較大過(guò)載能力的場(chǎng)所，如大型機(jī)床、卷?yè)P(yáng)機(jī)、起重設(shè)備等。的場(chǎng)所，如大型機(jī)床、卷?yè)P(yáng)機(jī)、起重設(shè)備等。(5) (5) ZQDZQD型系列型系列。是直流牽引電動(dòng)機(jī)，。是直流牽引電動(dòng)機(jī)， 用于牽引車(chē)輛。用于牽引車(chē)輛。額定容量額定容量P PN N： 輸出功率，單位輸出功率，單位kWkW額定電壓額定電壓U UN N：額定狀態(tài)下出線端電壓，單位：額定狀態(tài)下出線端電壓，單位V V額定電流額定電流I IN N：額定狀態(tài)下出線端電流，單位：額定狀態(tài)下出線端電流，單位A A額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速n nN N： 額定狀態(tài)下的電機(jī)轉(zhuǎn)速，單位額定

28、狀態(tài)下的電機(jī)轉(zhuǎn)速，單位r/minr/min直流發(fā)電機(jī)：直流發(fā)電機(jī)： P PN NU UN N I IN N直流電動(dòng)機(jī)：直流電動(dòng)機(jī)： P PN NU UN N I IN N 額定勵(lì)磁電壓、額定勵(lì)磁電流和勵(lì)磁方式等。額定勵(lì)磁電壓、額定勵(lì)磁電流和勵(lì)磁方式等。NNNNNNNnPnPPT55. 96022 電動(dòng)機(jī)軸上輸出電動(dòng)機(jī)軸上輸出的額定轉(zhuǎn)矩：的額定轉(zhuǎn)矩： 例例1 1 某臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)的額定值為：某臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)的額定值為：PN12kW，UN220V，nN 1500rmin， 892，試求該電動(dòng)機(jī)，試求該電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)的輸入功率額定運(yùn)行時(shí)的輸入功率P1及電流及電流IN。解：額定輸入功率解：額定輸入功率

29、Nkw)(45.13892.0121NNPP額定電流額定電流 15.61892. 022010121033NNNNUPI 例例2 某臺(tái)直流發(fā)電機(jī)額定值為：某臺(tái)直流發(fā)電機(jī)額定值為：PN9kW，UN230V，nN 1450rmin，N918，試求該發(fā)電機(jī)，試求該發(fā)電機(jī)的額定電流的額定電流IN。 解： 額定電流 )A(04.41323010951033NNNUPI 主磁極上勵(lì)磁繞組通以直流勵(lì)磁電流產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)稱(chēng)為主磁極上勵(lì)磁繞組通以直流勵(lì)磁電流產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)稱(chēng)為勵(lì)磁勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)磁動(dòng)勢(shì)。勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)單獨(dú)產(chǎn)生的磁場(chǎng)是直流電機(jī)的主磁場(chǎng)，。勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)單獨(dú)產(chǎn)生的磁場(chǎng)是直流電機(jī)的主磁場(chǎng)， 又又稱(chēng)為勵(lì)磁磁場(chǎng)。勵(lì)磁繞組的

30、供電方式稱(chēng)為勵(lì)磁方式。稱(chēng)為勵(lì)磁磁場(chǎng)。勵(lì)磁繞組的供電方式稱(chēng)為勵(lì)磁方式。直流直流電機(jī)按電機(jī)按勵(lì)磁方式的不同可以分為他勵(lì)直流電機(jī)、并勵(lì)直流電機(jī)、勵(lì)磁方式的不同可以分為他勵(lì)直流電機(jī)、并勵(lì)直流電機(jī)、 串勵(lì)串勵(lì)直流電機(jī)、復(fù)勵(lì)直流電機(jī)直流電機(jī)、復(fù)勵(lì)直流電機(jī)4 4類(lèi)。類(lèi)。 1. 1. 他勵(lì)直流電機(jī)他勵(lì)直流電機(jī) 如圖所示，他勵(lì)直流電機(jī)的勵(lì)磁如圖所示，他勵(lì)直流電機(jī)的勵(lì)磁繞組由其他直流電源供電，與電樞繞繞組由其他直流電源供電，與電樞繞組之間沒(méi)有電的聯(lián)系。永磁直流電機(jī)組之間沒(méi)有電的聯(lián)系。永磁直流電機(jī)也屬于他勵(lì)直流電機(jī)，也屬于他勵(lì)直流電機(jī)，其特點(diǎn)是勵(lì)磁其特點(diǎn)是勵(lì)磁磁場(chǎng)與電樞電流無(wú)關(guān)。磁場(chǎng)與電樞電流無(wú)關(guān)。圖中的電流正圖中

31、的電流正方向是以電動(dòng)機(jī)為例設(shè)定的。方向是以電動(dòng)機(jī)為例設(shè)定的。如圖所示，并勵(lì)直流電機(jī)的勵(lì)磁繞組與電如圖所示，并勵(lì)直流電機(jī)的勵(lì)磁繞組與電樞繞組并聯(lián)，勵(lì)磁電壓等于電樞繞組端電壓。樞繞組并聯(lián)，勵(lì)磁電壓等于電樞繞組端電壓。其特點(diǎn)是勵(lì)磁電流隨電樞兩端的電壓的變化而其特點(diǎn)是勵(lì)磁電流隨電樞兩端的電壓的變化而變化。變化。他勵(lì)直流電機(jī)和并勵(lì)直流電機(jī)的勵(lì)磁電他勵(lì)直流電機(jī)和并勵(lì)直流電機(jī)的勵(lì)磁電流只有電機(jī)額定電流的流只有電機(jī)額定電流的1 13 3，因此勵(lì)磁繞，因此勵(lì)磁繞組的導(dǎo)線細(xì)而匝數(shù)多。組的導(dǎo)線細(xì)而匝數(shù)多。 如圖所示，串勵(lì)直流電機(jī)的勵(lì)磁繞組如圖所示，串勵(lì)直流電機(jī)的勵(lì)磁繞組與電樞繞組串聯(lián)，與電樞繞組串聯(lián)，其特點(diǎn)是勵(lì)磁電

32、流等于其特點(diǎn)是勵(lì)磁電流等于電樞電流電樞電流，因此勵(lì)磁繞組的導(dǎo)線粗而匝數(shù)，因此勵(lì)磁繞組的導(dǎo)線粗而匝數(shù)較少。較少。 如圖所示，復(fù)勵(lì)直流電機(jī)的每個(gè)主如圖所示，復(fù)勵(lì)直流電機(jī)的每個(gè)主磁極上套有兩個(gè)勵(lì)磁繞組：一個(gè)與電樞磁極上套有兩個(gè)勵(lì)磁繞組：一個(gè)與電樞繞組并聯(lián)，稱(chēng)為并勵(lì)繞組；另一個(gè)與電繞組并聯(lián)，稱(chēng)為并勵(lì)繞組；另一個(gè)與電樞繞組串聯(lián)，樞繞組串聯(lián)， 稱(chēng)為串勵(lì)繞組。兩個(gè)繞組稱(chēng)為串勵(lì)繞組。兩個(gè)繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)方向相同時(shí)稱(chēng)為積復(fù)勵(lì)，產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)方向相同時(shí)稱(chēng)為積復(fù)勵(lì)，磁動(dòng)勢(shì)方向相反時(shí)稱(chēng)為差復(fù)勵(lì)，磁動(dòng)勢(shì)方向相反時(shí)稱(chēng)為差復(fù)勵(lì)， 通常采通常采用積復(fù)勵(lì)方式。直流電機(jī)的勵(lì)磁方式不用積復(fù)勵(lì)方式。直流電機(jī)的勵(lì)磁方式不同，運(yùn)行特性和適

33、用場(chǎng)合也不同。同，運(yùn)行特性和適用場(chǎng)合也不同。 不同勵(lì)磁方式的直流電機(jī)有著不同的特性。一般情況直流電不同勵(lì)磁方式的直流電機(jī)有著不同的特性。一般情況直流電動(dòng)機(jī)的主要?jiǎng)?lì)磁方式是并勵(lì)式、串勵(lì)式和復(fù)勵(lì)式，直流發(fā)電機(jī)的動(dòng)機(jī)的主要?jiǎng)?lì)磁方式是并勵(lì)式、串勵(lì)式和復(fù)勵(lì)式，直流發(fā)電機(jī)的主要?jiǎng)?lì)磁方式是他勵(lì)式、并勵(lì)式和和復(fù)勵(lì)式。主要?jiǎng)?lì)磁方式是他勵(lì)式、并勵(lì)式和和復(fù)勵(lì)式。 直流電機(jī)的小結(jié)直流電機(jī)的小結(jié)(1)(1)直流電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)在電樞繞組中是交變的，經(jīng)換向器和直流電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)在電樞繞組中是交變的，經(jīng)換向器和電刷的整流作用，電刷間電動(dòng)勢(shì)為直流電動(dòng)勢(shì)。電刷的整流作用，電刷間電動(dòng)勢(shì)為直流電動(dòng)勢(shì)。(2)(2)直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)包

34、括定子和轉(zhuǎn)子兩大部件。定子的主要部件直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)包括定子和轉(zhuǎn)子兩大部件。定子的主要部件有主磁極、換向極、機(jī)座和電刷裝置，主磁極產(chǎn)生主磁場(chǎng)，有主磁極、換向極、機(jī)座和電刷裝置，主磁極產(chǎn)生主磁場(chǎng)，而換向極則起改善換向的作用。轉(zhuǎn)子的主要部件是換向器、而換向極則起改善換向的作用。轉(zhuǎn)子的主要部件是換向器、電樞鐵芯和電樞繞組。換向器與電刷配合起整流作用，電樞電樞鐵芯和電樞繞組。換向器與電刷配合起整流作用，電樞繞組在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量的繞組在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量的轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換。(3)(3)直流電機(jī)的勵(lì)磁方式有他勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)之分。直流電機(jī)的勵(lì)磁方式有他勵(lì)

35、、并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)之分。本章節(jié)基本要求：本章節(jié)基本要求：掌握理解直流電機(jī)的電樞繞組的基本概念；掌握理解直流電機(jī)的電樞繞組的基本概念；知道直流電機(jī)電樞繞組的單疊繞組和單波繞組的概念及分類(lèi)，知道直流電機(jī)電樞繞組的單疊繞組和單波繞組的概念及分類(lèi)，掌握單疊繞組和單波繞組展開(kāi)圖的繪制方法；掌握單疊繞組和單波繞組展開(kāi)圖的繪制方法；理解掌握直流電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)距的概念及表達(dá)式，理解掌握直流電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)距的概念及表達(dá)式，并能夠進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算。并能夠進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算。本章節(jié)重點(diǎn)和難點(diǎn)：本章節(jié)重點(diǎn)和難點(diǎn)：重點(diǎn)重點(diǎn): :直流電機(jī)電樞繞組的基本概念、分類(lèi)；電樞繞組展開(kāi)圖的直流電機(jī)電樞繞組的基本概念、

36、分類(lèi)；電樞繞組展開(kāi)圖的繪制；直流電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、電磁轉(zhuǎn)距。繪制；直流電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、電磁轉(zhuǎn)距。難點(diǎn)難點(diǎn): :電樞繞組展開(kāi)圖的繪制；直流電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、電磁轉(zhuǎn)電樞繞組展開(kāi)圖的繪制；直流電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、電磁轉(zhuǎn)矩公式的應(yīng)用。矩公式的應(yīng)用。第一節(jié)第一節(jié) 電樞繞組的基本概念電樞繞組的基本概念 電樞繞組是直流電機(jī)的電路部分，亦是實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的電樞繞組是直流電機(jī)的電路部分，亦是實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的樞紐，是直流電機(jī)的一個(gè)重要部件。樞紐，是直流電機(jī)的一個(gè)重要部件。對(duì)電樞繞組構(gòu)成的要求是對(duì)電樞繞組構(gòu)成的要求是: :一方面一方面要能產(chǎn)生足夠的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，并允許通過(guò)一定大小的電樞要能產(chǎn)生足夠的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，并

37、允許通過(guò)一定大小的電樞電流，從而產(chǎn)生所需的電磁轉(zhuǎn)矩和電磁功率；電流，從而產(chǎn)生所需的電磁轉(zhuǎn)矩和電磁功率；另一方面另一方面還要節(jié)省還要節(jié)省有色金屬和絕緣材料，強(qiáng)度高（機(jī)械、電氣、熱），結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有色金屬和絕緣材料，強(qiáng)度高（機(jī)械、電氣、熱），結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠。運(yùn)行可靠。 主要分類(lèi)為主要分類(lèi)為環(huán)形環(huán)形和和鼓形鼓形，如圖所示。，如圖所示。 鼓形繞組比環(huán)鼓形繞組比環(huán)形繞組制造容易，形繞組制造容易，又節(jié)省導(dǎo)線，運(yùn)行又節(jié)省導(dǎo)線，運(yùn)行較可靠，經(jīng)濟(jì)性好，較可靠，經(jīng)濟(jì)性好，故現(xiàn)在均用鼓形繞故現(xiàn)在均用鼓形繞組。組。 鼓形繞組分為鼓形繞組分為疊繞組疊繞組、波繞組波繞組和和蛙繞組蛙繞組，如圖所示，如圖所示。 波繞組：波

38、繞組：是指把相隔約為一對(duì)極距的同極性磁場(chǎng)下相對(duì)應(yīng)的是指把相隔約為一對(duì)極距的同極性磁場(chǎng)下相對(duì)應(yīng)的元件串聯(lián)起來(lái)，象波浪式的前進(jìn)。元件串聯(lián)起來(lái)，象波浪式的前進(jìn)。有單有單波波繞組和復(fù)繞組和復(fù)波波繞組之分。繞組之分。 疊繞組：疊繞組：是指串聯(lián)的兩個(gè)元件總是后一個(gè)元件的端接部分緊是指串聯(lián)的兩個(gè)元件總是后一個(gè)元件的端接部分緊疊在前一個(gè)元件端接部分，整個(gè)繞組成折疊式前進(jìn)。疊在前一個(gè)元件端接部分，整個(gè)繞組成折疊式前進(jìn)。有單有單疊疊繞組繞組和復(fù)和復(fù)疊疊繞組。繞組。 蛙繞組：蛙繞組：是由適當(dāng)配合的疊繞組和波繞組混合而成的一種直是由適當(dāng)配合的疊繞組和波繞組混合而成的一種直流電樞繞組。由于其線圈組合的外形很像青蛙而得名

39、，采用蛙繞流電樞繞組。由于其線圈組合的外形很像青蛙而得名，采用蛙繞組的直流電機(jī)有良好的運(yùn)行性能，故其應(yīng)用日益廣泛。組的直流電機(jī)有良好的運(yùn)行性能，故其應(yīng)用日益廣泛。 電樞繞組雖然有不同類(lèi)型，但在結(jié)構(gòu)上有其電樞繞組雖然有不同類(lèi)型，但在結(jié)構(gòu)上有其共同的特點(diǎn)共同的特點(diǎn)：它：它們都是由結(jié)構(gòu)形狀相同的繞組元件們都是由結(jié)構(gòu)形狀相同的繞組元件( (簡(jiǎn)稱(chēng)元件簡(jiǎn)稱(chēng)元件) )按一定的規(guī)律聯(lián)結(jié)按一定的規(guī)律聯(lián)結(jié)而成。而成。 每一繞組元件有兩個(gè)放在槽中能切割磁通每一繞組元件有兩個(gè)放在槽中能切割磁通產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效邊稱(chēng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效邊稱(chēng)元件邊元件邊。元件邊元件邊 繞組元件在槽外不切割磁通，不會(huì)感應(yīng)繞組元件在槽外不

40、切割磁通，不會(huì)感應(yīng)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的部分，稱(chēng)為產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的部分，稱(chēng)為端部端部。端部端部如圖所示如圖所示2.2.繞組元件的分類(lèi)繞組元件的分類(lèi): :有有單匝單匝和和多匝多匝兩種。兩種。單匝元件單匝元件: :就是每個(gè)元件的元件邊（就是每個(gè)元件的元件邊（一個(gè)元件有兩個(gè)元件邊一個(gè)元件有兩個(gè)元件邊）里僅有一根導(dǎo)體。里僅有一根導(dǎo)體。 多匝元件多匝元件: :就是每個(gè)元件的元件邊里就不止一根導(dǎo)體了。就是每個(gè)元件的元件邊里就不止一根導(dǎo)體了。 3.3.繞組元件的首、末端，繞組元件的首、末端，如圖所示如圖所示首首端端末末端端 同一個(gè)元件的首端和末端分別接到不同的換向同一個(gè)元件的首端和末端分別接到不同的換向片上。而各個(gè)元件之

41、間又是通過(guò)換向片彼此聯(lián)接起片上。而各個(gè)元件之間又是通過(guò)換向片彼此聯(lián)接起來(lái)的。因此，同一個(gè)換向片上，既聯(lián)著來(lái)的。因此，同一個(gè)換向片上，既聯(lián)著一個(gè)元件一個(gè)元件的的首端，又聯(lián)著首端，又聯(lián)著另一元件另一元件的末端。的末端。 一臺(tái)電機(jī)的一臺(tái)電機(jī)的總元件數(shù)若用總元件數(shù)若用S S表示表示，而而換向片數(shù)用換向片數(shù)用K K表示表示，則整個(gè)電樞繞組的元件數(shù)應(yīng)等于換向片數(shù)，則整個(gè)電樞繞組的元件數(shù)應(yīng)等于換向片數(shù)，即：即： K KS S4.4.雙層電樞繞組繞組的放置情況，雙層電樞繞組繞組的放置情況，如圖所示：如圖所示： 上層邊上層邊下層邊下層邊 如果在各個(gè)槽內(nèi)，槽的每一層只放一個(gè)如果在各個(gè)槽內(nèi)，槽的每一層只放一個(gè)元件邊

42、，那么，雙層電樞繞組電樞鐵芯的槽元件邊，那么，雙層電樞繞組電樞鐵芯的槽數(shù)數(shù)Z Z，也一定等于繞組元件數(shù)，也一定等于繞組元件數(shù)S S，即：，即： K KS SZ Z5.5.實(shí)槽與虛槽實(shí)槽與虛槽 對(duì)于小容量直流電機(jī)，電樞直徑小，為了改善電機(jī)性能，同對(duì)于小容量直流電機(jī)，電樞直徑小，為了改善電機(jī)性能，同時(shí)提高槽滿率，往往需要采用較多的元件來(lái)構(gòu)成電樞繞組。由于時(shí)提高槽滿率，往往需要采用較多的元件來(lái)構(gòu)成電樞繞組。由于工藝和其它方面的原因，電樞鐵心開(kāi)的槽數(shù)不能太多（從制造工工藝和其它方面的原因，電樞鐵心開(kāi)的槽數(shù)不能太多（從制造工藝簡(jiǎn)單方面考慮），這樣就只能在每個(gè)槽的上、下層各放置若干藝簡(jiǎn)單方面考慮），這樣就

43、只能在每個(gè)槽的上、下層各放置若干個(gè)元件邊，即把一個(gè)實(shí)槽當(dāng)成個(gè)元件邊，即把一個(gè)實(shí)槽當(dāng)成u u個(gè)個(gè)虛槽虛槽使用。如圖所示：使用。如圖所示： u=3u=3 設(shè)槽內(nèi)每層有設(shè)槽內(nèi)每層有u u個(gè)元件邊，則可把每個(gè)實(shí)際槽看作包含有個(gè)元件邊，則可把每個(gè)實(shí)際槽看作包含有u u個(gè)個(gè)“虛槽虛槽”，每個(gè)虛槽的上、下層各有一個(gè)元件邊，圖中表示，每個(gè)虛槽的上、下層各有一個(gè)元件邊，圖中表示u u=3=3時(shí)，時(shí)，元件邊的布置情況。若用元件邊的布置情況。若用Z Z代表總實(shí)槽數(shù)，代表總實(shí)槽數(shù)，ZuZu代表總虛槽數(shù)，則：代表總虛槽數(shù)，則： 注：由上層、下層注：由上層、下層兩個(gè)有效邊組合稱(chēng)為兩個(gè)有效邊組合稱(chēng)為“虛槽虛槽”，而鐵芯表面

44、，而鐵芯表面實(shí)際的槽稱(chēng)為實(shí)際的槽稱(chēng)為“實(shí)槽實(shí)槽”。K KS SuZuZZ Zu u 為了正確地把電樞繞組放置在電樞槽內(nèi)，并與換向片相連為了正確地把電樞繞組放置在電樞槽內(nèi)，并與換向片相連接，必須確定電樞繞組和換向器上的各種節(jié)距。直流電機(jī)電樞繞接，必須確定電樞繞組和換向器上的各種節(jié)距。直流電機(jī)電樞繞組的節(jié)距有組的節(jié)距有第一節(jié)距第一節(jié)距y yl l、第二節(jié)距第二節(jié)距y y2 2、合成節(jié)距合成節(jié)距y y和和換向器節(jié)距換向器節(jié)距y yk k四種，如圖所示。四種，如圖所示。 節(jié)距：節(jié)距：是指被聯(lián)接起來(lái)的兩個(gè)元件邊或換是指被聯(lián)接起來(lái)的兩個(gè)元件邊或換向片之間的距離，可用所跨過(guò)的元件邊數(shù)或虛向片之間的距離，可用

45、所跨過(guò)的元件邊數(shù)或虛槽數(shù)或換向片數(shù)來(lái)表示槽數(shù)或換向片數(shù)來(lái)表示 ( (元件的上層邊用實(shí)線元件的上層邊用實(shí)線表示，下層邊用虛線表示表示，下層邊用虛線表示) )。它是。它是表征電樞繞表征電樞繞組元件本身和元件之間連接規(guī)律的數(shù)據(jù)。組元件本身和元件之間連接規(guī)律的數(shù)據(jù)。y1y2yyK 1. 1.極距：極距：相鄰兩個(gè)主磁極軸線沿電樞相鄰兩個(gè)主磁極軸線沿電樞表面之間的距離，用表面之間的距離，用表示。表示。 極距也表示電機(jī)中每個(gè)極距也表示電機(jī)中每個(gè)磁極所占的電樞槽數(shù)。磁極所占的電樞槽數(shù)。2 2p pZ Z2 2p pD Du u2.2.第一節(jié)距第一節(jié)距y y1 1：同一繞組元件的兩條有效邊在電樞表面跨過(guò)的距同一

46、繞組元件的兩條有效邊在電樞表面跨過(guò)的距離（即跨距離（即跨距) )，用所跨虛槽數(shù)表示，如圖所示。，用所跨虛槽數(shù)表示，如圖所示。 y1 一般選擇一般選擇y y1 1的依據(jù)是的依據(jù)是: :盡量讓每個(gè)元件的盡量讓每個(gè)元件的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，即感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，即y y1 1應(yīng)等于或接近于一個(gè)極應(yīng)等于或接近于一個(gè)極距距（每個(gè)主磁極在電樞圓周上所分得的?。總€(gè)主磁極在電樞圓周上所分得的弧長(zhǎng)）。長(zhǎng)）。整整數(shù)數(shù)2PZyu1注注: :式中式中為小于為小于1 1的數(shù)。的數(shù)。 說(shuō)明說(shuō)明: :y y1 1=的元件為整距元件，繞組稱(chēng)為的元件為整距元件，繞組稱(chēng)為整距繞組整距繞組;y;y1 1的元件，其電磁效果與的元件，其電磁

47、效果與y y1 1的元件相近，但端接部分較長(zhǎng)，耗銅多，的元件相近，但端接部分較長(zhǎng)，耗銅多，一般不用。一般不用。 3.3.第二節(jié)距第二節(jié)距y y2 2：同一換向片上連接的兩個(gè)元件中第一個(gè)元件的下同一換向片上連接的兩個(gè)元件中第一個(gè)元件的下層邊與第二個(gè)元件的上層邊間的距離，如圖所示。層邊與第二個(gè)元件的上層邊間的距離，如圖所示。y1y2y y2 2用所跨虛槽數(shù)表示用所跨虛槽數(shù)表示, ,對(duì)單疊繞組有對(duì)單疊繞組有: : yyy124.4.合成節(jié)距合成節(jié)距y y：前一繞組元件與后一繞組元件前一繞組元件與后一繞組元件的對(duì)應(yīng)邊在電樞表面所跨的距離，如圖所示。的對(duì)應(yīng)邊在電樞表面所跨的距離，如圖所示。y y用虛槽數(shù)

48、表示為用虛槽數(shù)表示為: :y21yyy注注: :單疊繞組取單疊繞組取“”號(hào)，號(hào)， 單波繞組取單波繞組取“”號(hào)。號(hào)。 5.5.換向節(jié)距換向節(jié)距y yk k：同一元件首末端連接的換向同一元件首末端連接的換向片之間的距離，如圖所示。片之間的距離，如圖所示。yK注注: :換向器節(jié)距換向器節(jié)距y yk k與合成節(jié)距與合成節(jié)距y y總是相總是相等的，等的，即即: :yyk第二節(jié)第二節(jié) 單疊繞組單疊繞組 單疊繞組的單疊繞組的特點(diǎn)特點(diǎn)是相鄰元件是相鄰元件( (線圈線圈) )相互疊壓相互疊壓, ,合成節(jié)距與換合成節(jié)距與換向節(jié)距均為向節(jié)距均為1 1 ( (合成節(jié)距等于一個(gè)槽，換向節(jié)距等于一個(gè)換向片合成節(jié)距等于一個(gè)

49、槽，換向節(jié)距等于一個(gè)換向片) )。即即:y:yk k=y=y=1 1其中，其中，“+”“+”號(hào)為號(hào)為“右行右行”繞組，繞組，“-”-”號(hào)為號(hào)為 “左行左行”繞組。繞組。 單疊繞組的單疊繞組的連接規(guī)律連接規(guī)律是：所有的相鄰元件依次串聯(lián)（即后一是：所有的相鄰元件依次串聯(lián)（即后一元件的首端與前一元件的尾端相連），同時(shí)每個(gè)元件的首端和尾元件的首端與前一元件的尾端相連），同時(shí)每個(gè)元件的首端和尾端分別接到相鄰的兩個(gè)換向片上，最后形成一個(gè)閉合回路。端分別接到相鄰的兩個(gè)換向片上，最后形成一個(gè)閉合回路。其中其中:“+”:“+”號(hào)為號(hào)為“右行右行”繞組，繞組，“-”-”號(hào)為號(hào)為 “左行左行”繞組。繞組。特點(diǎn)特點(diǎn):

50、 :槽數(shù)槽數(shù)Z Zu u、元件數(shù)元件數(shù)S S和和換向片數(shù)換向片數(shù)K K三者相同。三者相同。 一臺(tái)直流電機(jī)的極對(duì)數(shù)一臺(tái)直流電機(jī)的極對(duì)數(shù)2p=4,2p=4,槽數(shù)槽數(shù)z z、元件數(shù)、元件數(shù)s s及換向片數(shù)及換向片數(shù)k k則則Z=S=K=16Z=S=K=16，試畫(huà)出整距右行單疊繞組展開(kāi)圖。試畫(huà)出整距右行單疊繞組展開(kāi)圖。 單疊繞組展開(kāi)圖的繪制步驟單疊繞組展開(kāi)圖的繪制步驟 某直流電機(jī)的極對(duì)數(shù)某直流電機(jī)的極對(duì)數(shù)2p=4,2p=4,槽數(shù)槽數(shù)z z、元件、元件數(shù)數(shù)s s及換向片數(shù)及換向片數(shù)k k則則Z=S=K=16Z=S=K=16，試畫(huà)出整距右試畫(huà)出整距右行單疊繞組展開(kāi)圖。行單疊繞組展開(kāi)圖。 計(jì)算數(shù)據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)y

51、 y 和和y y1 1畫(huà)繞組展開(kāi)圖畫(huà)繞組展開(kāi)圖安放電刷和磁極安放電刷和磁極1 1繞組數(shù)據(jù)的計(jì)算繞組數(shù)據(jù)的計(jì)算: :(1)(1)計(jì)計(jì)算極距算極距4 42 22 216162p2pZ Z(2)(2)計(jì)計(jì)算節(jié)距算節(jié)距所以所以4041y采用整距繞組，因?yàn)槭菃委B右行，故采用整距繞組，因?yàn)槭菃委B右行，故1 1y yy yK K31412yyy1 12 23 34 45 56 67 78 89 91 10 01 11 11 12 21 13 31 14 41 15 51 16 61 15 5 1 16 62 23 34 45 56 67 78 89 91 10 01 11 11 12 21 13 31 14

52、 4 1 15 51 12.2.槽展開(kāi)圖是繪制槽展開(kāi)圖是繪制(1)(1)為了作圖方便，先畫(huà)為了作圖方便，先畫(huà)1616個(gè)槽和個(gè)槽和1616個(gè)換向片，并令換向片寬度個(gè)換向片，并令換向片寬度等于槽與槽之間的距離。等于槽與槽之間的距離。(2)(2)將元件、槽和換向片按順序編號(hào)。編號(hào)時(shí)要把元件號(hào)碼、元將元件、槽和換向片按順序編號(hào)。編號(hào)時(shí)要把元件號(hào)碼、元件上層邊所在槽的號(hào)碼以及與元件上層邊相連接的換向片號(hào)碼編件上層邊所在槽的號(hào)碼以及與元件上層邊相連接的換向片號(hào)碼編得一致。得一致。(3)(3)注意注意: :一般應(yīng)使元件左右對(duì)稱(chēng)，這樣一般應(yīng)使元件左右對(duì)稱(chēng)，這樣1 1號(hào)換向片與號(hào)換向片與2 2號(hào)換向片的號(hào)換向片

53、的分界線正好與元件的中心線相重合。分界線正好與元件的中心線相重合。1 12 23 34 45 56 67 78 89 91 10 01 11 11 12 21 13 31 14 41 15 51 16 61 15 5 1 16 62 23 34 45 56 67 78 89 91 10 01 11 11 12 21 13 31 14 4 1 15 51 13.3.根據(jù)計(jì)算所得繞組元件的各節(jié)距放置繞組。根據(jù)計(jì)算所得繞組元件的各節(jié)距放置繞組。將將1 1號(hào)元件的上層號(hào)元件的上層邊放在邊放在1 1號(hào)槽內(nèi)（號(hào)槽內(nèi)（上層邊用實(shí)線表示上層邊用實(shí)線表示）并與）并與1 1號(hào)換向片相連后，因號(hào)換向片相連后，因?yàn)闉?/p>

54、y y1 1=4=4，則，則1 1號(hào)元件的下層邊應(yīng)放在第號(hào)元件的下層邊應(yīng)放在第5 5號(hào)槽（號(hào)槽（1+1+y y1 1=5=5）的下層）的下層( (下層邊用虛線表示下層邊用虛線表示) )。因。因y yy yk k1 1，所以，所以1 1號(hào)元件的末端應(yīng)連接號(hào)元件的末端應(yīng)連接在在2 2號(hào)換向片上（號(hào)換向片上（1+1+y yk k2)2)。 然后將然后將2 2號(hào)元件的上層邊放入號(hào)元件的上層邊放入2 2號(hào)槽的上層（號(hào)槽的上層（1+y1+y2 2），下層），下層邊放在邊放在6 6號(hào)槽的下層（號(hào)槽的下層（2+y2+y1 16 6），），2 2號(hào)元件的上層邊連在號(hào)元件的上層邊連在2 2號(hào)換向號(hào)換向片上，下層邊

55、連在片上，下層邊連在3 3號(hào)換向片上。依次類(lèi)推，最后第號(hào)換向片上。依次類(lèi)推，最后第1616號(hào)元件的號(hào)元件的下層邊與下層邊與1 1號(hào)換向片相連，整個(gè)繞組形成一個(gè)閉合回路，繞組連號(hào)換向片相連，整個(gè)繞組形成一個(gè)閉合回路，繞組連接完畢。繞組元件的連接順序見(jiàn)下圖。接完畢。繞組元件的連接順序見(jiàn)下圖。 單疊繞組元件串聯(lián)順序單疊繞組元件串聯(lián)順序1 12 23 34 45 56 67 78 89 9 1 10 01 11 1 1 12 21 13 3 1 14 4 1 15 5 1 16 61 15 5 1 16 62 23 34 45 56 67 78 89 91 10 0 1 11 1 1 12 2 1 1

56、3 3 1 14 4 1 15 51 1單疊繞組展開(kāi)圖單疊繞組展開(kāi)圖1 15 5 1 16 62 23 34 45 56 67 78 89 91 10 01 11 11 12 2 1 13 31 14 41 1 單疊繞組的展開(kāi)圖已經(jīng)畫(huà)成，但為了幫助理解繞組的工作原單疊繞組的展開(kāi)圖已經(jīng)畫(huà)成，但為了幫助理解繞組的工作原理和確定電刷的位置，一般在展開(kāi)圖上還應(yīng)畫(huà)出磁極和電刷。理和確定電刷的位置，一般在展開(kāi)圖上還應(yīng)畫(huà)出磁極和電刷。 在繞組展開(kāi)圖上均勻放置在繞組展開(kāi)圖上均勻放置4 4個(gè)磁極（個(gè)磁極（2p2p4 4）。設(shè)）。設(shè)N N極的磁通極的磁通是進(jìn)入紙面，是進(jìn)入紙面，S S極的磁通是從紙面穿出，電樞極的

57、磁通是從紙面穿出，電樞自右向左運(yùn)動(dòng)自右向左運(yùn)動(dòng)，根，根據(jù)右手定則就可判定各元件邊的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向，如圖所示。據(jù)右手定則就可判定各元件邊的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向，如圖所示。4.4.放置磁極放置磁極1 12 23 34 45 56 67 78 89 91 10 01 11 11 12 21 13 31 14 41 15 51 16 61 15 51 16 62 23 34 45 56 67 78 89 91 10 01 11 11 12 21 13 31 14 41 15 51 11 15 51 16 62 23 34 45 56 67 78 89 91 10 01 11 11 12 21 13 31

58、 14 41 1NSNS1 12 23 34 45 56 67 78 89 91 10 01 11 11 12 21 13 31 14 41 15 51 16 61 15 51 16 62 23 34 45 56 67 78 89 91 10 01 11 11 12 21 13 31 14 41 15 51 11 15 51 16 62 23 34 45 56 67 78 89 91 10 01 11 11 12 21 13 31 14 41 1NSNS 在繞組展開(kāi)圖所示這一瞬間，在繞組展開(kāi)圖所示這一瞬間，1, 5, 9, 131, 5, 9, 13四個(gè)元件正處于四個(gè)元件正處于磁極幾何中性線上

59、，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，這四個(gè)元件把整個(gè)繞組分磁極幾何中性線上，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，這四個(gè)元件把整個(gè)繞組分成四段，每段有三個(gè)電動(dòng)勢(shì)方向相同的元件相串聯(lián)。由于每段電成四段，每段有三個(gè)電動(dòng)勢(shì)方向相同的元件相串聯(lián)。由于每段電路中對(duì)應(yīng)元件所處的磁場(chǎng)位置相同，所以每段電路的電動(dòng)勢(shì)大小路中對(duì)應(yīng)元件所處的磁場(chǎng)位置相同，所以每段電路的電動(dòng)勢(shì)大小相等，但方向兩兩相反，因此在整個(gè)閉合回路內(nèi)互相抵消，總電相等，但方向兩兩相反，因此在整個(gè)閉合回路內(nèi)互相抵消，總電動(dòng)勢(shì)為零，不會(huì)產(chǎn)生環(huán)流。動(dòng)勢(shì)為零，不會(huì)產(chǎn)生環(huán)流。 5.5.放置電刷放置電刷1 12 23 34 45 56 67 78 89 91 10 01 11 11 12 21

60、13 31 14 41 15 51 16 61 15 51 16 62 23 34 45 56 67 78 89 91 10 01 11 11 12 21 13 31 14 41 15 51 11 15 51 16 62 23 34 45 56 67 78 89 91 10 01 11 11 12 21 13 31 14 41 1NSNS 為了引出最大電動(dòng)勢(shì)，必須在換向片為了引出最大電動(dòng)勢(shì)，必須在換向片1 1和和2, 52, 5和和6, 96, 9和和10, 10, 1313和和1414之間，也就是在磁極軸線位置，放置之間，也就是在磁極軸線位置，放置4 4組電刷組電刷A1, B1, A2, A