任務1-2直流電動機的認知與拆裝檢測了解直流電動機的基本結構及各部分的主要作用;熟悉直流電動機的工作原理;了解直流電動機的分類。能掌握小型直流電動機的拆裝工藝;能正確使用各種拆裝工具，完成直流電動機的拆裝;能正確處理直流電動機常見故障。學習目標01

直流電動機的基本結構認知03

直流電動機的銘牌和技術數據02直流電動機的工作原理認知04

直流電動機的分類和應用學習任務電動機按電源種類的不同可分為交流電動機和直流電動機。和交流電動機相比，直流電動機具有如下特點：調速范圍廣，調速平穩、方便；過載能力強，能承受頻繁的沖擊負載；可實現頻繁的無極快速快速起動、制動和反轉；能滿足生產過程自動化系統各種不同的特殊運行要求。直流發電機則具有提供無脈動的電力、輸出電壓便于精確地調節和控制等特點。但直流電動機也有它顯著的缺點：一是制造工藝復雜，消耗有色金屬較多，生產成本高；二是直流電動機在運行時由于電刷與換向器之間易產生火花，因而運行可靠性較差，維護較困難。因此，直流電動機在一些領域中已被交流變頻調速系統所取代，但目前直流電動機的應用仍占有較大的比值。本任務主要了解直流電動機的工作原理、基本結構、各部分的作用及分類，學會直流電動機拆裝與維修的基本技能。01

直流電動機的結構認知(a)立面圖(b)截面圖

1-機座2-主磁極3-轉軸4-電樞鐵心5-換向磁極6-電樞繞組7-換向器8-電刷圖2.1直流電動機結構示意圖直流電動機的結構示意圖如圖2.1所示。它由定子和轉子兩個基本部分組成。一、定子定子是直流電動機的靜止部分，其主要由主磁極、換向磁極、機座、端蓋與電刷裝置等組成。1.主磁極主磁極由磁極鐵心和勵磁繞組組成，磁極鐵心由1~1.5mm厚的低碳鋼板沖片疊壓鉚接而成。當在勵磁線圈中通入直流電流后，便產生主磁場。主磁極可以有一對、兩對或更多對，它是用螺栓固定在機座上。2.換向磁極換向磁極也是由鐵心和換向磁極繞組組成，位于兩主磁極之間，是比較小的磁極。其作用是產生附加磁場，以改善電動機的換向條件，減少電刷與換向片之間的火花。換向磁極繞組總是與電樞繞組串聯，其匝數少，導線粗。換向磁極鐵心通常都用厚鋼板疊制而成，在小功率的直流電動機中也有不裝換向磁極的。3.機座機座由鑄鋼或厚鋼板制成，它是電動機的支架，用來安裝主磁極和換向磁極等部件，它既是電動機的固定部分，又是電動機磁路的一部分。4.端蓋與電刷在機座的兩邊各有一個端蓋，端蓋的中心處裝有軸承，用以支持轉子的轉軸。端蓋上還固定有電刷架，利用彈簧把電刷壓在轉子的換向器上，電刷與換向器配合可以把轉動的電樞繞組電路與外電路相連接，并把電樞繞組中的交流電轉變成電刷兩端的直流電。二、轉子直流電動機的轉子又稱為電樞，其主要由電樞鐵心、電樞繞組、換向器、轉軸和風扇等組成。1.電樞鐵心電樞鐵心通常用0.5mm厚、表面涂有絕緣的硅鋼片疊壓而成，其表面均勻開槽，用來嵌放電樞繞組。電樞鐵心也是直流電動機磁路的一部分。2.電樞繞組電樞繞組由許多相同的線圈組成，按一定規律嵌放在電樞鐵心的槽內，并與換向器連接，其作用是產生感應電動勢和電磁轉矩。3.換向器換向器又稱整流子，是直流電機的特有裝置。它由許多楔形銅片組成，片間用云母或者其它墊片絕緣。外表呈圓柱形，裝在轉軸上。每一換向銅片按一定規律與電刷繞組的線圈連接。在換向器的表面壓著電刷，使旋轉的電刷繞組與靜止的外電路相通，其作用是將直流電動機輸入的直流電流轉換成電樞繞組內的交變電流，進而產生恒定方向的電磁轉矩，或是將直流發電機電樞繞組中的交變電動勢轉換成輸出的直流電壓。4.氣隙定子與轉子之間有空隙，稱為氣隙。在小容量電動機中，氣隙為0.5~3mm。氣隙數值雖小，但磁阻很大，是電動機磁路中的主要組成部分。氣隙的大小對電動機的運行性能有很大影響。02

直流電動機的工作原理認知所有電機都是依據兩條基本原理制造的：一條是導線切割磁力線產生感應電動勢，即電磁感應的原理；另一條是載流導體在磁場中受電磁力的作用，即電磁力定律。前者是發電機的基本原理，后者是電動機的基本原理。因此，從結構上來看，任何電機都包括磁路部分和電路部分，從原理上都體現著電和磁的相互作用。圖2.2直流電動機工作原理圖圖2.2所示為直流電動機工作原理圖，將直流電源接至電刷兩端，當電刷A接至電源的正極，電刷B接至負極，電流將從電源正極流出，經過電刷A、換向片1、線圈abcd到換向片2和電刷B，最后回到負極。根據電磁力定律，載流導體在磁場中受電磁力的作用，其方向由左手定則確定。圖2.2中ab導體所受電磁力方向向左，而導體cd所受電磁力的方向向右，這樣就產生了一個轉矩。在轉矩的作用下，電樞便按逆時針方向旋轉起來。當電樞從圖2.2所示的位置轉過90°時，線圈磁感應強度為零，因而使電樞旋轉的轉矩消失，但由于機械慣性，電樞仍能轉過一個角度，使電刷A、B分別與換向片2、1接觸，于是線圈中又有電流流過。此時電流從正極流出，經過電刷A、換向片2、線圈到換向片1和電刷B，最后回到電源負極，此時導體ab中的電流改變了方向，同時導體ab已由N極下轉到S極下，其所受電磁力方向向右。同時，處于N極下的導體cd所受的電磁力方向向左。因此，在轉矩的作用下，電樞繼續沿著逆時針方向旋轉，這樣電樞便一直旋轉下去，這就是直流電動機的基本原理。03

直流電動機的銘牌數據每臺直流電機的機座上都有一個銘牌，其上標有電機型號和各項額定值，用以表示電機的主要性能和使用條件，圖2.3為某臺直流電動機的銘牌。圖2.3某臺直流電動機銘牌1.電機型號型號表明電機的系列及主要特點。知道了電機的型號，便可從相關手冊及資料中查出該電機的有關技術數據。型號Z4-112/2-1的含義如下：2.額定功率PN指電動機在額定運行時軸上輸出的機械功率。3.額定電壓UN指額定運行狀況下，直流電動機的輸入電壓。4.額定電流IN指額定電壓和額定負載時允許電動機長期輸入的電流。5.額定轉速nN額定轉速是電機在額定磁通下的轉速，此時額定電動勢等于額定電壓。6.電動機額定效率ηN指直流電動機額定輸出功率PN與電動機額定輸入功率P1=UNIN比值的百分數。此外，銘牌上還標有勵磁方式、額定勵磁電壓、額定勵磁電流和絕緣等級等參數。04

直流電動機的分類直流電動機的分類方式很多，可以按照勵磁方式分類，還可以分別按轉速、電流、電壓、防護形式、安裝結構型式和通風冷卻方式等特種來分類。下面重點介紹按照勵磁方式進行分類。勵磁方式是指直流電動機主磁場的產生方法。一類是由永久磁鐵產生，稱永磁直流電動機；另一類是由主極繞組通直流電產生，根據主極繞組與電樞繞組接法的不同分他勵、并勵、串勵和復勵電動機，如圖2.4所示。圖2.4直流電動機的勵磁方式05

直流電動機的應用1.直流電動機的起動直流電動機由靜止狀態到正常運行的過程稱為起動。直流電動機起動時的主要問題是起動電流比較大。直流電動機常用的起動方法有全壓起動和降壓起動。與三相異步電動機一樣，降壓起動即是在起動時降低加在電動機上的電壓，隨著轉速升高，逐步增加電壓到正常運轉。目前采用的方法主要是由晶閘管構成的可控整流電路作為直流電動機的可調直流電源。2.直流電動機的調速直流電動機的調速有以下三種方法：即改變電源電壓調速；減小主磁通調速；在電樞回路串電阻調速。串電阻調速方法目前已基本不用。3.直流電動機的應用（1）并勵直流電動機調速較方便，曾在大型機床、冶金機械中使用，目前已少用。（2）串勵直流電動機的牽引性能較好，曾在起重設備、電傳動機車及車輛中使用，目前已少用。（3）直流電動機使用時應注意：串勵直流電動機絕不允許空載起動；并勵直流電動機勵磁繞組在運行時決不允許開路。