专题三十六 直流电机的结构（教案）-河北省对口升学《电机与变压器》（第5版）(高教社）专题复习讲练测

专题三十六 直流电机的结构（教案）-河北省对口升学《电机与变压器》（第5版）(高教社）专题复习讲练测

一、考纲解读

1.考纲核心要求需明确内转子式直流电机“定子-转子-其他部分”的划分逻辑，且能精准匹配各组成部件与功能。

2.考纲要求能区分外转子与内转子直流电机的核心差异，并结合结构特点判断适用场景。

3.考纲核心是掌握无刷直流电机“取消机械换向、采用电子换向”的结构改进，以及关键部件的协同工作原理。

4.考纲要求能从整体上对比内转子、外转子、无刷直流电机的结构共性与特性，形成系统知识框架。

二、知识点梳理

一、内转子式直流电机结构

直流电机实物图如图7-1所示,直流电机的结构如图7-2所示。

直流电机的所有部件可分为固定的和转动的两大部分。固定不动的部分称为定子,包括主磁极、换向磁极、机座、端盖,电刷装置等部件。转动的部分称为转子,通常也称电枢,包括电枢铁心、电枢绕组、换向器、风扇和转轴等部件。

下面分别介绍定子和电枢的主要部件及其作用。

1.定子

定子的作用是产生磁场并作为电机本身的机械支撑。

(1)主磁极 主磁极由铁心及线圈两部分组成,通过螺钉固定在机座上。如图7-3所示,主磁极铁心通常采用1~1.5mm厚的钢板经冲剪叠压而成。铁心的近气隙部分做成弧形,使气隙中的磁通能均匀分布,并能挡住套在铁心上的励磁绕组,不致脱落。铁心的弧形部分通常称为极掌。将绕制好的线圈--通常称为励磁绕组,套在铁心上组成主磁极。

(2)换向磁极 换向磁极又称附加磁极,也是由铁心和线圈组成。其铁心多采用扁钢,大容量电机采用薄钢片制成。其励磁绕组的匝数较少,并与电枢绕组串联。换向磁极通常安装在两个相邻的主磁极间的中性线上,所以又称间极。如图7-4(a)所示,其数量与主磁极相同或为其一半，也用螺钉固定在机座上。

换向磁极应当这样安排:对于电动机,顺着电枢旋转方向依次为N、N'、S、S'、N、N'…如图7-4(b)所示。

(3)机座

机座通常用铸铁、铸钢或钢板焊接而成。机座中传导磁通部分称为磁轭,主要作用有三：一是作为磁轭传导磁通,它是电机磁路的一部分；二是用来固定主磁极、换向磁极、电刷装置和端盖等部件；三是借用机座的底脚将电机固定在基础上。因此，机座必须具有足够的机械强度和良好的导磁性能。

(4)电刷装置

电刷装置主要由电刷、刷握、刷杆、刷杆座及压紧弹簧(片)等零件构成,如图 7-5所示。电刷放在刷握内,用压紧弹以一定的压力通过压指将其压在换向器的表面上。刷握固定在刷杆上,刷杆固定在刷杆座上。借刷辫将电流从电刷引人或引出。根据电流的大小，每一刷杆上可安装一至数只刷握组成电刷组,电刷组的数目一般等于主磁极的数目。在换向器表面上,各电刷组之间的距离应该是相等的。电刷座是可以转动的,以便于调整电刷在换向器表面上的位置。

(5)端盖

端盖一般用铸铁制成,其作用是:①装有轴承支撑转轴转动,并有电刷装置固定其上;②能保护电机避免外界杂物落进;③维护人身安全,防止接触电机内部器件受到伤害。

(6)补偿绕组

补偿绕组置于主磁极的极靴内,并且与主电路串联。其作用是用以抵消极靴范围内电枢反应磁通势,以改善磁场性能。只有大容量电机在换向困难的情况下,才安装补偿绕组。

2.转子(电枢)

转子通常称为电枢,它的作用是产生感应电动势

和电磁转矩,实现能量的转换。

(1)电枢铁心电枢铁心由硅钢片构成。为了减小涡流损耗,它采用0.35mm厚的相互绝缘的硅钢片冲制叠压而成。有的为了加强电机冷却,在电枢铁心上冲制轴向通风孔,在较大型电机的电枢铁心上还安排有径向通风槽,用通风槽将铁心沿轴向分成数段,每段长40~100mm,通风槽的宽度一般为10mm。整个铁心固定在轴上,与轴一起旋转。电枢铁心及冲片形状如图7-6所示,冲片四周槽口供安放电枢绕组。电枢铁心有两大作用:一是作为电机主磁路的一部分,传导磁通:二是作为嵌放电枢绕组的骨架。

(2)电枢绕组

电枢绕组通常用绝缘的铜线或扁铜线在模具上绕制成线圈后再放置于电枢铁心槽中,并且用槽楔封口,以防止运转时抛出。伸出槽外的绕组端部,用玻璃丝带或非磁性钢丝带扎紧,线圈可做成单匝或多匝。每个线圈的端头按一定规律接到换向器上,如图7-6所示。

电枢绕组的作用是作为发电机运行时,产生感应电动势和感应电流:作为电动机运行时,通电后受到电磁力的作用,产生电磁转矩。

(3)换向器 换向器是由许多楔形铜片组装而成,形成一个圆柱体,片与片之间用厚 0.4~1.2mm的云母隔开,所有换向片与轴也是绝缘的。它装在电枢的一端,每一个换向片按一定规律与电枢线圈连接。换向器的结构如图 7-7 所示。