4. 1直流电动机(课件）-高二《汽车电工电子基础》同步教学（北京理工大学出版社）

项目四 直流电动机及其在汽车中的应用 任务4.1直流电动机 任务4. 2车用起动机 返回 1 任务4. 1直流电动机 活动4.1.1直流电动机的结构 直流电动机主要由定子和转子(又称电枢)两部分组成，其结构如图4一1所示。主要部件有主磁极、换向器、电枢等。 (1)主磁极 其作用是通入直流励磁电流，产生主磁场。它由主磁极铁芯和主磁极绕组组成，主磁极铁芯靠近转子一端的扩大部分称为极靴，它的作用是使产生气隙磁阻减小，改善主磁极磁场分布，并使主磁极绕组容易固定。主磁极绕组由绝缘铜线(铝线)在专用设备上绕好后经绝缘处理，借助主磁极框架套装在主磁极铁芯上，主磁极铁芯用螺钉固定在机座上，如图4一2所示。 下一页 返回 任务4. 1直流电动机 主磁极的个数一定是偶数，主磁极绕组的连接必须使得相邻主磁极的极性按N,S交替出现。 (2)电枢 其作用是电动机产生感应电动势，形成电磁转矩进行机电能量转换的部分。主要由电枢铁芯、电枢绕组、换向器、转轴、风扇等组成，如图4一3所示。 (3)换向器 直流电动机的换向器是一个非常关键的部件，换向器运行性能的好坏直接影响到电动机的换向。 上一页 下一页 返回 任务4. 1直流电动机 换向器的结构如图4 -4所示，它由许多不规则换向铜片和将铜片隔开的云母片一片隔一片地叠成圆筒形，凸起的一端为升高片，用来与电枢绕组端头相连，下面有两个燕尾槽，利用换向器套筒、V形压圈及螺旋压圈将换向铜片及云母片紧固成一个整体，在换向片与套筒、压圈之间用V形云母环绝缘，最后将换向器压在转轴上。换向器采用直接套轴式结构，以增强换向器的传动跟随性，避免升高片的扭振。 活动4. 1. 2直流电动机的工作原理 直流电动机是根据通电导体在磁场内受电磁力而运动的原理制造的。 上一页 下一页 返回 任务4. 1直流电动机 如图4一5所示的原理电路中，在磁极N和S之间，放置一个能绕轴00‘旋转的线圈abed(称为电枢绕组)，并借助换向片及电刷将外部直流电源加到线圈上，如图4-5(a)所示电流由A电刷流入，由B电刷流出。线圈abcd中的电流方向如图中箭头所示(b→a )，用右手定则判断出线圈受力后将绕轴OO′以顺时针方向旋转。当线圈转到图4一5(b)对应的位置2时，电刷A和B被换向器直接短接，线圈中没有电流，故线圈不受力的作用，但由于惯性的作用仍将继续转动。当转到图4 -5(c)的位置3时，由于换向器的作用，虽然线圈中的导体在磁极中所处的位置正好与图4一5(a)图时相反，但仍保持在N极下的导体中的电流方向不变(c → d)，从而使线圈的受力方向及旋转方向不变，电动机就能继续旋转。 上一页 下一页 返回 任务4. 1直流电动机 图4一5 (d)位置4与图4一5 (b)位置2类似，只是线圈位置相反，它同样不受力的作用，但由于惯性的作用仍将继续转动。由此得出直流电动机的工作原理为:直流电动机在外加直流电压作用下，电枢绕组中的电流与磁场相互作用产生磁力使绕组旋转;当绕组进入异性磁极时，由于换向器的作用，绕组中的电流方向也相应改变，以维持转矩方向不变，从而使直流电动机持续旋转，把直流电能转换成机械能输出。 活动4. 1. 3直流电动机分类 直流电动机的主磁场一般有两种产生方法:一种是利用永久磁铁，一般在功率很小的电动机中采用;另一种是利用给主磁极绕组通入直流电产生主磁场。 上一页 下一页 返回 任务4. 1直流电动机 按主磁场绕组(又称励磁绕组)与电枢绕组接线方式的不同，直流电动机可分为以下几类。 (1)他励电动机 励磁绕组由独立的励磁电源供电，如图4 -6所示，它与电枢绕组互不相连，励磁电流的大小由励磁电源电压U L及串联的调节电阻RP的大小决定，调节RP的大小可以调节励磁电流的大小。 (2)自励电动机 励磁绕组不需单独的励磁电源，按励磁绕组与电枢连接方式的不同又可分为以下几种。 ①并励电动机。并励电动机绕组与电枢绕组并联，如图4一7所示，利用调节电阻的大小调节励磁电流。 上一页 下一页 返回 任务4. 1直流电动机 励磁绕组匝数多，导线线径细，励磁电流只是电枢电流的一部分。 ②串励电动机。励磁绕组与电枢绕组串联，如图4一8所示，励磁绕组匝数少，导线线径较粗，则在励磁绕组上的电压降很低。 ③复励电动机。它有两个励磁绕组，一组与电枢绕组并联，另一组与电枢绕组串联，如图4 -9所示。当两组绕组产生的磁通方向相同时，称为积复励电动机;当两绕组产生的磁通方向相反时，称为差复励电动机。 活动4. 1. 4直流电动机的控制 1.直流电动机的起动 上一页 下一页 返回 任务4. 1直流电动机 直流电动机接到规定电源后，转速从零上升到稳态转速的过程称为起动过程。对直流电动机起动的要求为起动电流小;起动转矩要大;起动设备要简单可靠。在直流电动机起动瞬间，电源电压直接作