前兩天我們了解了關(guān)于異步電機(jī)的工作原理，回顧一下異步電機(jī)它是由于旋轉(zhuǎn)磁場不斷切割轉(zhuǎn)子中的閉合導(dǎo)體，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流，再由轉(zhuǎn)子中的感應(yīng)電流和旋轉(zhuǎn)磁場的相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使得轉(zhuǎn)子隨著旋轉(zhuǎn)磁場的方向同向運(yùn)轉(zhuǎn)。

而昨天說的同步電機(jī)，只是永磁同步伺服電機(jī)，那么今天就來說說說直流電機(jī)。主要分享關(guān)于直流電機(jī)的三個(gè)方面：直流電機(jī)的基本構(gòu)造、工作原理以及分類信息。

直流電機(jī)是依靠直流工作電壓運(yùn)行的電機(jī)，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、玩具等。直流電機(jī)的基本原理基于電磁感應(yīng)，與異步電機(jī)一樣也是由定子和轉(zhuǎn)子兩部分構(gòu)成。

一、直流電機(jī)的基本構(gòu)造

直流電機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成，其間有一定的氣隙。

直流電機(jī)的定子由機(jī)座、主磁極、換向磁極、前后端蓋和刷架等部件組成。其中主磁極是產(chǎn)生直流電機(jī)氣隙磁場的主要部件，由永磁體或帶有直流勵(lì)磁繞組的疊片鐵心構(gòu)成。

直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子則由電樞、換向器(又稱整流子)和轉(zhuǎn)軸等部件構(gòu)成。其中電樞由電樞鐵心和電樞繞組兩部分組成。電樞鐵心由硅鋼片疊成，在其外圓處均勻分布著齒槽，電樞繞組則嵌置于這些槽中。

換向器是一種機(jī)械整流部件。由換向片疊成圓筒形后，以金屬夾件或塑料成型為一個(gè)整體。各換向片間互相絕緣。換向器質(zhì)量對運(yùn)行可靠性有很大影響

直流電機(jī)的基本構(gòu)成圖

二、直流電機(jī)的工作原理

直流電機(jī)的工作原理

如圖，直流電從電刷B經(jīng)半圓形換向片流入線圈(電樞繞組)c-d-b-a，根據(jù)左手定則，線圈cd段及ab段的受力情況如圖中F所示，產(chǎn)生順時(shí)針力矩T，線圈以n的轉(zhuǎn)速順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，無論線圈怎樣轉(zhuǎn)動(dòng)，總是S極有效邊的電流方向向里,N極有效邊的電流方向向外。電動(dòng)機(jī)電樞繞組通電后按順時(shí)針方向持續(xù)旋轉(zhuǎn)。

當(dāng)線圈不停地旋轉(zhuǎn)時(shí)，雖然與兩個(gè)電刷接觸的線圈邊不停的變化，電刷A始終是正電位，電刷B始終是負(fù)電位。當(dāng)線圈的ab段在N極時(shí)，線圈的電流方向是c-d-b-a，當(dāng)ab段在S極時(shí)，線圈的電流方向是a-b-d-c，即線圈abcd中的電流方向不斷交變。這兩個(gè)半圓形的銅片就叫做換向片，它們合在一起叫做換向器。

三、直流電機(jī)分類

直流電機(jī)由定子磁極、轉(zhuǎn)子(電樞)、換向器、電刷、機(jī)殼、軸承等構(gòu)成，電磁式直流電機(jī)的定子磁極(主磁極)由鐵心和勵(lì)磁繞組構(gòu)成。根據(jù)其勵(lì)磁(舊標(biāo)準(zhǔn)稱為激磁)方式的不同又可分為串勵(lì)直流電機(jī)、并勵(lì)直流電機(jī)、他勵(lì)直流電機(jī)和復(fù)勵(lì)直流電機(jī)。因勵(lì)磁方式不同，定子磁極磁通(由定子磁極的勵(lì)磁線圈通電后產(chǎn)生)的規(guī)律也不同。

串勵(lì)直流電機(jī)的勵(lì)磁繞組與轉(zhuǎn)子繞組之間通過電刷和換向器相串聯(lián)，勵(lì)磁電流與電樞電流成正比，定子的磁通量隨著勵(lì)磁電流的增大而增大，轉(zhuǎn)矩近似與電樞電流的平方成正比，轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)矩或電流的增加而迅速下降。其起動(dòng)轉(zhuǎn)矩可達(dá)額定轉(zhuǎn)矩的5倍以上，短時(shí)間過載轉(zhuǎn)矩可達(dá)額定轉(zhuǎn)矩的4倍以上，轉(zhuǎn)速變化率較大，空載轉(zhuǎn)速甚高(一般不允許其在空載下運(yùn)行)。可通過用外用電阻器與串勵(lì)繞組串聯(lián)(或并聯(lián))、或?qū)⒋畡?lì)繞組并聯(lián)換接來實(shí)現(xiàn)調(diào)速。

并勵(lì)直流電機(jī)的勵(lì)磁繞組與轉(zhuǎn)子繞組相并聯(lián)，其勵(lì)磁電流較恒定，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與電樞電流成正比，起動(dòng)電流約為額定電流的2.5倍左右。轉(zhuǎn)速則隨電流及轉(zhuǎn)矩的增大而略有下降，短時(shí)過載轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的1.5倍。轉(zhuǎn)速變化率較小，為5%~15%?？赏ㄟ^消弱磁場的恒功率來調(diào)速。

他勵(lì)直流電機(jī)的勵(lì)磁繞組接到獨(dú)立的勵(lì)磁電源供電，其勵(lì)磁電流也較恒定，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與電樞電流成正比。轉(zhuǎn)速變化也為5%~15%?？梢酝ㄟ^消弱磁場恒功率來提高轉(zhuǎn)速或通過降低轉(zhuǎn)子繞組的電壓來使轉(zhuǎn)速降低。

復(fù)勵(lì)直流電機(jī)的定子磁極上除有并勵(lì)繞組外，還裝有與轉(zhuǎn)子繞組串聯(lián)的串勵(lì)繞組(其匝數(shù)較少)。串聯(lián)繞組產(chǎn)生磁通的方向與主繞組的磁通方向相同，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩約為額定轉(zhuǎn)矩的4倍左右，短時(shí)間過載轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的3.5倍左右。轉(zhuǎn)速變化率為25%~30%(與串聯(lián)繞組有關(guān))。轉(zhuǎn)速可通過消弱磁場強(qiáng)度來調(diào)整。