1、 機電傳動期末論文課題名稱： 直流電機的基本結構和工作原理專 業： 機械設計制造及其自動化系 別： 機械與汽車工程學院姓 名： 石卓玉班 級： 機械1305班學 號： 3130107501指導老師： 阮玉鎮 2016 年 5月 30日 星期一目錄摘要3關鍵詞3一引言3二直流電機的基本結構41.主磁極 42.換向極 43.機座 44.電刷裝置 45.電樞鐵芯 56.電樞繞組 57.換向器 5三直流電機的工作原理51.直流電動機的工作原理 52.直流發電機的工作原理 6四.發展與應用61.直流電機的發展 72.直流電機的應用 7參考文獻8直流電機的基本結構和工作原理 機械1305班 石卓玉 313

2、0107501摘要：論述直流電動機和直流發電機的工作原理；描述直流電機的主要組成部件及其作用；以及直流電機的發展與應用。 關鍵詞：直流電動機；直流發電機；基本結構；工作原理；發展與應用；一引言直流電機是一種能夠實現機電能量轉換的裝置。將機械能轉換為直流電能的旋轉電機則稱為直流發電機，它主要作為直流電動機、電解、電鍍、電冶煉、充電及交流發電機的勵磁等所需的直流電機。雖然在需要直流電的地方，也用電力整流元件，把交流電變成直流電，但從使用方便、運行的可靠性及某些工作性能方面來看，交流電整流還不能和直流發電機相比。將直流電能轉換成機械能的旋轉電機稱為直流電動機。直流電動機具有過載能力強、起動轉矩大、制

3、動轉矩大、調速范圍廣、調速的平滑性好、調速方式易于控制、調速時損耗小等許多優點。因此，直流電動機被廣泛地應用在電力機車、無軌電車、軋鋼機、機床和各種設備中。但隨著電力電子技術的發展，各種大功率電力電子器件的涌現，以及直流電機與交流電機相比具有結構復雜、成本較高等缺點，使得直流電機有逐步被交流電機取代的趨勢。盡管如此，分析和研究直流電機仍有一定的理論價值和實際意義。直流電機雖有功率大小和用途不同的區別，但其基本結構和基本原理大體相同。二直流電機的基本結構直流電機由靜止的定子和旋轉的轉子(也稱為電樞)構成，定子和轉子之間存在不均勻的氣隙。定子的作用是產生主磁場和作為電機的機械支撐，它包括主磁極、換

4、向極、機座、電刷裝置等。轉子(電樞)的作用是感應電動勢并產生電磁轉矩，以實現機電能量轉換，它包括電樞鐵心、電樞繞組、換向器等。1. 主磁極主磁極也稱為主極，其作用是產生氣隙主磁場。在一般的大、中型直流電機中，主磁極鐵心一般用厚度為115mm的鋼板沖片疊壓緊固而成。繞制好的勵磁繞組套在主磁極鐵心外面，整個主磁極用螺釘固定在機座上。各主磁極上勵磁繞組的連接必須使其通過勵磁電流時，相鄰磁極的極性呈N極和s極交替排列。主磁極鐵心的下部(稱為極靴)比套繞組的部分(極身)要寬，以使勵磁繞組牢固地套在主磁極鐵心上。2.換向極換向極又稱為附加極，它裝在兩個主極之間，用來改善直流電機的換向。換向極由換向極鐵心和

5、換向極線圈構成。換向極鐵心大多用整塊鋼加工而成。但在整流電源供電的功率較大電機中，為了更好地改善電機換向，換向極鐵心也采用疊片結構。換向極線圈與主極線圈一樣也是用圓銅線或扁銅線繞制而成，經絕緣處理后套在換向極鐵心上，最后用螺釘將換向極固定在機座內壁。3.機座機座通常由鑄鋼鑄成或由厚鋼板焊成，是電機的機械支撐，用來固定主磁極、換向極和端蓋；同時它又是電機磁路的一部分。機座上作為磁路的部分常稱為磁軛。4.電刷裝置電刷裝置是將直流電壓、直流電流引入或引出電樞繞組的裝置，它由電刷、刷握和銅絲辮構成。電刷由石墨制成，放在刷握內，用彈簧緊壓在換向器表面。一般電刷裝置的組數與電機的主磁極極數相等。5.電樞鐵

6、芯電樞鐵芯是電機磁路的一部分，也是承受電磁力作用的部件。當電樞在磁場中旋轉時，在電樞鐵心中將產生渦流和磁滯損耗，為了減小這些損耗的影響，電樞鐵心通常用0.5mm厚的電工鋼片迭壓而成，電樞鐵心固定在轉子支架或轉軸上。6.電樞繞組電樞繞組由許多按一定規律連接的線圈組成，用來感應電動勢和通過電流，是直流電機的主電路。線圈一般用帶絕緣的圓形或矩形截面導線繞制而成，嵌放在電樞槽中，線圈的一條有效邊嵌放在某個槽的上層，另一條有效邊則嵌放在另一槽的下層。7.換向器換向器由許多彼此絕緣的換向片構成。它和電刷一起能將外部通入的直流轉換成繞組內的交流或反之。電樞繞組每個線圈的兩端分別焊接到兩個換向片上。三.直流電

7、機的工作原理1.直流電動機的工作原理直流電機作為電動機運行(見左圖)時，將直流電源接在電刷之間而使電流通入電樞線圈。電流方向應該是這樣的：N極下的有效邊中的電流總是一個方向而S極下的有效邊中的電流總是另一個方向，這樣才能使兩個邊上受到的電磁力的方向一致，電樞因此而轉動。當線圈的有效邊從N(S)極下轉剄S(N)極下時。其中電流的方向必須同時改變，以使電磁力的方向不變，而這也必須通過換向器才得以實現。電動機電樞線圈通電后在磁場中受力而轉動，這是問題的一個方面；另外，當電樞在磁場中轉動時。線圈中也要產生感應電動勢F這個電動勢的方向(由右手定則確定)與電流或外加電壓的方向總是相反的。所以稱為反電動勢。

8、它與發電機中電動勢的作用是不同的。2.直流發電機的工作原理直流電機作為發電機運行(見左圖)時，電樞由原動機驅動而在磁場中旋轉，在電樞線圈的兩根有效邊(切割磁力線的導體部分)中便感應出電動勢P。顯然每一有效邊中的電動勢是交變的，即在N極下是一個方向。當它轉到S極下時是另一方向。但是，由于電刷A總是同與N極下的有效邊相連的換向片接觸的，而電刷B總是同與S極下的有效邊相連的換向片接觸的，因此，在電刷間就出現一個極性不變的電動勢或電壓。所以。換向器的作用在于將發電機電樞繞組內的交流電動勢變換成電刷之間的極性不變的電動勢。當電刷之間接有負載時，在電動勢的作用下，電路中就產生一定方向的電流。四發展與應用電

9、動工具結構輕巧，攜帶方便，比起手工工具可提高勞動生產率幾倍到幾十倍，有效率高，費用低，震動和噪聲小，易于自動控制的優點。因此，電動工具，已廣泛應用于機械，建筑，機電，冶金設備安裝，橋梁架設，住宅裝修，農牧業生產，醫療，衛生等各個方面。經過100多年的技術發展，電動機自身的理論基本成熟。隨著電工技術的發展，對電能的轉換，控制以及高效使用的要求越來越高。電磁材料的性能不斷提高，電工電子技術的廣泛應用，為電動機的發展注入了新的活力，發展前景十分廣闊。1.直流電動機的發展電動機是一種實現機，電能量轉換的電磁裝置。它是隨著生產力的發展而發展的，同時，電動機的發展也促進了社會生產力的不斷提高。從19世紀末

10、期，電動機就逐漸代替了蒸汽機作為生產機械的原動機，一個世紀以來，隨著自動控制系統和計算機技術的發展，控制電動機具有了很高的可靠性，精確度，快速響應的特點，已成為電動機學科的一個獨立分支。直流電動機以其轉速高體積小，重量輕，起動轉矩大，易調速，等特點，成為電動工具理想的驅動源。2.直流電機的應用92-95年以前，由于大功率晶閘管技術不過關，加上交流調速系統不成熟，大功率電機調速、精確調速在交流電機上無法實現，軋制電機多采用直流電機。95年后隨著大功率晶閘管大批量的生產和計算機控制系統的高速發展，交流電動機的調速變得非常簡單。我公司的幾條熱板、冷板生產線上的調速電機幾乎都是采用交流變頻調速系統；特

11、別在冷板軋制中要求軋制變形量小、精確度高，交流電機都能滿足生產要求；5M寬厚板項目中電機包括1.2萬KW主軋電機都是交流電機，說明在大功率重負荷啟動的要求下，交流電機仍能滿足生產要求。直流電機調速逐漸在淡出舞臺。但是鑒于直流電機的調速優勢直流電機在很多領域還是無法替代的。在發電廠里，同步發電機的勵磁機，蓄電池的充電機等，都是直流發電機；鍋爐給粉機的原動機是直流電動機，此外，在許多工業部門，例如大幸軋鋼設備，大型精密機床，礦井卷揚機，市內電車，電纜設備要求嚴格線速度一致的地方等，通常都采用直流電動機作為原動機來拖動工作的。直流電機通常作為直流電源，向負載輸出電能；還可以作為測速電機，伺服電機等。但鑒于直流電機結構復雜，維護成本高的不可避免的缺點，隨著電力電子技術的發展，交流電動機終究會替代直流電動機。參