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直流电动机原理

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楼主
ID:128229 发表于 2016-6-29 22:59 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
 
直流电动机原理
Direct Current Motor Principle
在本课件中对直流电动机的基本原理作一介绍,这是一个方形导线框,在线端头焊接两片半圆周的铜片。

带换向器的导线框

两片半圆周的铜片构成换向器,两个弹性铜片靠在换向器两侧是电刷。

导线框与换向器与电刷

电源通过电刷向导线框供电,线框中就有电流通过。

通过换向器向导线框供电

在线框两侧放一对磁极,形成磁场,线框处在磁场中。

导线框放入磁场

当线框通有电流时,两侧导线就会受到磁场的作用力,这个力称为洛伦兹力,方向依左手定则判断,图中紫红色箭头表示电流方向、绿色半透明箭头是受力方向。

直流电动机工作原理

受到磁场的作用力的线框会旋转,当旋转90度后,换向器改变了线框电流的方向,于是导线框会连续旋转下去,这就是直流电动机的工作原理。
 

直流电动机模型
Direct Current Motor Model

在前面的课件中已对直流电动机的基本原理作了介绍,但它距实际应用的直流电动机结构相差较大,下面介绍一台与真实直流电动机结构相近的原理模型。 

电机的定子主要用来产生磁场,该模型定子有一对磁极,由导磁良好的钢铁制成,磁极的的磁力由一个U型永久磁铁产生。

永久磁铁的磁极

电动机旋转部分是转子(俗称电枢),转子安装在两个磁极之间。为增强两磁极间的磁通密度,转子铁芯(电枢铁芯)由导磁良好的硅钢片叠成,电机的导线框嵌放在转子铁芯的槽内,本模型的转子铁芯有8个线槽。

定子与转子铁芯

转子铁芯的8个线槽里嵌有转子绕组(电枢绕组),为便于观察,仍用单圈线框代表转子绕组,这是一个线框。

一个转子绕组

按8个线槽顺序嵌放转子绕组(线框),为便于观察不显示转子铁芯,绕组的头尾端依次焊接,这是嵌到第4个绕组时的图。

四个转子绕组

这是嵌好全部8个绕组的图。

全部八个转子绕组

再把转子铁芯显示出来。

转子铁芯与转子绕组

换向器有8个铜制换向片,排成圆筒形,换向片间留有缝隙,相互绝缘。    把转子绕组的引出线按规律焊接在换向片上。

直流电机转子

把嵌有绕组的转子插入两磁极之间,两个嵌有石墨块的电刷靠在换向器两侧。

直流电机模型

为便于观察,不显示磁极与磁铁,仅显示磁极的磁力线;转子铁芯也以半透明显示。

在磁场中的转子绕组

在两电刷上接通电源,可在图上看到每个线槽中线框的电流方向,线框受磁场作用力,转子开始旋转,线框受力方向依左手定则判断。

通电转子绕组在磁场中受力

直流电动机结构
Direct Current Motor Structure

在前面的课件中已对直流电动机原理与基本结构作了介绍,这里用一台直流电动机模型来介绍它的具体结构。

该直流电动机模型的定子有一对主磁极,安装在机座上,机座也叫磁轭,是主磁极磁力线的通路。磁极与磁轭都是用导磁良好的钢铁制成。 见图1

图1 磁极与磁轭

在主磁极上安装有励磁绕组,绕组通电后就会在两个主磁极间产生主磁场。见图2

图2 直流电动机定子

直流电机转子也称为电枢,电枢铁芯由导磁良好的硅钢片叠成,铁芯圆周均匀分布18个槽,用来嵌放电枢绕组。电枢铁芯直径比主磁极间距离略小点。

图3 直流电动机电枢铁芯

图4是定子铁芯与转子铁芯的磁路图,浅蓝色箭头线表示磁力线。

图4 直流电机的磁路

把绕制好的电枢绕组嵌入电枢槽内,每个绕组都有一对引出线。

图5 电枢绕组
换向器有18个铜制换向片,排成圆筒形,固定在一个绝缘套筒上,换向片间留有缝隙,相互绝缘。图6用两个角度展示换向器的外观。

图6 换向器

把换向器安装在电枢转轴上,把电枢绕组的引出线按规律焊接在换向片上。见图7

图7 直流电动机电枢

为散去电机发出的热量,还要在电枢转轴上安装风扇。

图8 有风扇的直流电动机电枢

电枢绕组通过电刷供电,电刷的主要成份是石墨,导电良好又润滑。电刷固定在刷握内,由弹簧片压向换向器。 

本模型有两个主磁极,故有两个电刷组,每个电刷组由两个电刷构成。电刷组固定在电刷座上,构成电刷装置。

图9 电刷装置
电刷装置与换向器的位置关系见图10,根据电枢绕组的常用绕法的线端头与换向器焊接位置,当磁极在上下方时两个电刷组分布在换向器上下两侧。

图10 电刷装置与电枢换向器 

把电枢插入定子主磁极之间,见图11

图11 定子与电枢

在电机前后两侧装上端盖(剖面),端盖上有轴承,支持电枢的旋转。电刷装置也固定在端盖上。 见图12

图12 直流电动机剖面

在电机端盖上有散热通风孔,在机座上有出线盒。

图13 直流电动机外观-1

从另一角度看直流电动机

图14 直流电动机外观-2

 


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沙发
ID:85941 发表于 2016-7-11 10:40 | 只看该作者
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