直流电机的分类及原理介绍

直流电机：定义输出或输入为直流电能的旋转电机，称为直流电机，它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。当它作电动机运行时是直流电动机，将电能转换为机械能;作发电机运行时是直流发电机，将机械能转换为电能。

按工作电源种类划分：可分为直流电动机按结构及工作原理可划分：无刷直流电动机直流电机和交流电机。和有刷直流电机。

直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应的交变电动势，靠换向器配合电刷的换向作用，使之从电刷端引出时变为直流电动势的原理。

感应电动势的方向按右手定则确定(磁感线指向手心，大拇指指向导体运动方向，其他四指的指向就是导体中感应电动势的方向)。

直流电机工作原理：导体受力的方向用左手定则确定。这一对电磁力形成了作用于电枢一个力矩，这个力矩在旋转电机里称为电磁转矩，转矩的方向是逆时针方向，企图使电枢逆时针方向转动。如果此电磁转矩能够克服电枢上的阻转矩(例如由摩擦引起的阻转矩以及其它负载转矩)，电枢就能按逆时针方向旋转起来。

直流电动机是依靠直流工作电压运行的电动机，广泛应用于收录机、录像机、影碟机、电动剃须刀、电吹风、电子表、玩具等。

直流电机的励磁方式是指对励磁绕组如何供电、产生励磁磁通势而建立主磁场的问题。根据励磁方式的不同，直流电机可分为下列几种类型。

他励直流电机励磁绕组与电枢绕组无联接关系，而由其他直流电源对励磁绕组供电的直流电机称为他励直流电机，M表示电动机，若为发电机，则用G表示。永磁直流电机也可看作他励直流电机。

按工作电源种类划分：可分为直流电动机按结构及工作原理可划分：无刷直流电动机直流电机和交流电机。和有刷直流电机。

直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应的交变电动势，靠换向器配合电刷的换向作用，使之从电刷端引出时变为直流电动势的原理。

感应电动势的方向按右手定则确定(磁感线指向手心，大拇指指向导体运动方向，其他四指的指向就是导体中感应电动势的方向)。

直流电机工作原理：导体受力的方向用左手定则确定。这一对电磁力形成了作用于电枢一个力矩，这个力矩在旋转电机里称为电磁转矩，转矩的方向是逆时针方向，企图使电枢逆时针方向转动。如果此电磁转矩能够克服电枢上的阻转矩(例如由摩擦引起的阻转矩以及其它负载转矩)，电枢就能按逆时针方向旋转起来。

直流电动机是依靠直流工作电压运行的电动机，广泛应用于收录机、录像机、影碟机、电动剃须刀、电吹风、电子表、玩具等。

直流电机的励磁方式是指对励磁绕组如何供电、产生励磁磁通势而建立主磁场的问题。根据励磁方式的不同，直流电机可分为下列几种类型。

他励直流电机励磁绕组与电枢绕组无联接关系，而由其他直流电源对励磁绕组供电的直流电机称为他励直流电机，M表示电动机，若为发电机，则用G表示。永磁直流电机也可看作他励直流电机。

直流电机的结构

直流电机由定子和转子两部分组成，其间有一定的气隙。其构造的主要特点是具有一个带换向器的电枢。直流电机的定子由机座、主磁极、换向磁极、前后端盖和刷架等部件组成。其中主磁极是产生直流电机气隙磁场的主要部件，由永磁体或带有直流励磁绕组的叠片铁心构成。直流电机的转子则由电枢、换向器(又称整流子)和转轴等部件构成。其中电枢由电枢铁心和电枢绕组两部分组成。电枢铁心由硅钢片叠成，在其外圆处均匀分布着齿槽，电枢绕组则嵌置于这些槽中。换向器是一种机械整流部件。由换向片叠成圆筒形后，以金属夹件或塑料成型为一个整体。各换向片间互相绝缘。换向器质量对运行可靠性有很大影响。

直流电机的可逆运行原理

一台直流电机原则上既可以作为电动机运行,也可以作为发电机运行,这种原理在电机理论中称为可逆原理。当原动机驱动电枢绕组在主磁极N、S之间旋转时，电枢绕组上感生出电动势，经电刷、换向器装置整流为直流后，引向外部负载(或电网)，对外供电，此时电机作直流发电机运行。如用外部直流电源，经电刷换向器装置将直流电流引向电枢绕组，则此电流与主磁极N.S.产生的磁场互相作用，产生转矩，驱动转子与连接于其上的机械负载工作，此时电机作直流电动机运行。

直流电机的分类

按结果主要分为直流电动机和直流发电机。

按类型主要分为直流有刷电机和直流无刷电机 。

直流电机的励磁方式是指对励磁绕组如何供电、产生励磁磁通势而建立主磁场的问题。根据励磁方式的不同，直流电机可分为下列几种类型。

直流发电机

直流发电机是把机械能转化为直流电能的机器。它主要作为直流电动机、电解、电镀、电冶炼、充电及交流发电机的励磁等所需的直流电机。虽然在需要直流电的地方，也用电力整流元件，把交流电变成直流电，但从使用方便、运行的可靠性及某些工作性能方面来看，交流电整流还不能和直流发电机相比。

直流电机的励磁方式

直流电机的励磁方式是指对励磁绕组如何供电、产生励磁磁通势而建立主磁场的问题。根据励磁方式的不同，直流电机可分为下列几种类型。

今日主要共享关于直流电机的三个方面：直流电机的基本结构、作业原理以及分类信息。

直流电机是依靠直流作业电压运转的电机，广泛应用于收录机、录像机、影碟机、电动剃须刀、电吹风、电子表、玩具等。直流电机的基本原理依据电磁感应，与异步电机相同也是由定子和转子两部分构成。

一、直流电机的基本结构

直流电机由定子和转子两部分组成，其间有一定的气隙。

直流电机的定子由机座、主磁极、换向磁极、前后端盖和刷架等部件组成。其间主磁极是发生直流电机气隙磁场的主要部件，由永磁体或带有直流励磁绕组的叠片铁心构成。

直流电机的转子则由电枢、换向器(又称整流子)和转轴等部件构成。其间电枢由电枢铁心和电枢绕组两部分组成。电枢铁心由硅钢片叠成，在其外圆处均匀分布着齿槽，电枢绕组则嵌置于这些槽中。

换向器是一种机械整流部件。由换向片叠成圆筒形后，以金属夹件或塑料成型为一个全体。各换向片间相互绝缘。换向器质量对运转可靠性有很大影响。

二、直流电机的作业原理

直流电从电刷B经半圆形换向片流入线圈(电枢绕组)c-d-b-a，依据左手定则，线圈cd段及ab段的受力状况如图中F所示，发生顺时针力矩T，线圈以n的转速顺时针滚动，不管线圈怎样滚动，总是S极有用边的电流方向向里,N极有用边的电流方向向外。电动机电枢绕组通电后按顺时针方向继续旋转。

当线圈不断地旋转时，尽管与两个电刷触摸的线圈边不断的改变，电刷A始终是正电位，电刷B始终是负电位。当线圈的ab段在N极时，线圈的电流方向是c-d-b-a，当ab段在S极时，线圈的电流方向是a-b-d-c，即线圈abcd中的电流方向不绝交变。这两个半圆形的铜片就叫做换向片，它们合在一起叫做换向器。

三、直流电机分类

直流电机由定子磁极、转子(电枢)、换向器、电刷、机壳、轴承等构成，电磁式直流电机的定子磁极(主磁极)由铁心和励磁绕组构成。依据其励磁(旧规范称为激磁)方法的不同又可分为串励直流电机、并励直流电机、他励直流电机和复励直流电机。因励磁方法不同，定子磁极磁通(由定子磁极的励磁线圈通电后发生)的规则也不同。

串励直流电机的励磁绕组与转子绕组之间经过电刷和换向器相串联，励磁电流与电枢电流成正比，定子的磁通量随着励磁电流的增大而增大，转矩近似与电枢电流的平方成正比，转速随转矩或电流的添加而敏捷下降。其起动转矩可达额外转矩的5倍以上，短时间过载转矩可达额外转矩的4倍以上，转速改变率较大，空载转速甚高(一般不允许其在空载下运转)。可经过用外用电阻器与串励绕组串联(或并联)、或将串励绕组并联换接来实现调速。

并励直流电机的励磁绕组与转子绕组相并联，其励磁电流较稳定，起动转矩与电枢电流成正比，起动电流约为额外电流的2.5倍左右。转速则随电流及转矩的增大而略有下降，短时过载转矩为额外转矩的1.5倍。转速改变率较小，为5%~15%。可经过消弱磁场的恒功率来调速。

他励直流电机的励磁绕组接到独立的励磁电源供电，其励磁电流也较稳定，起动转矩与电枢电流成正比。转速改变也为5%~15%。能够经过消弱磁场恒功率来进步转速或经过下降转子绕组的电压来使转速下降。

复励直流电机的定子磁极上除有并励绕组外，还装有与转子绕组串联的串励绕组(其匝数较少)。串联绕组发生磁通的方向与主绕组的磁通方向相同，起动转矩约为额外转矩的4倍左右，短时间过载转矩为额外转矩的3.5倍左右。转速改变率为25%~30%(与串联绕组有关)。转速可经过消弱磁场强度来调整。论上，同一台直流电机可以用作电动机或发电机。因此，直流电动机的构造与直流发电机的构造相同。

直流电动机的工作原理

电动马达是一个电机，其将电能转换成机械能。直流电动机的基本工作原理是：“ 每当载流导体置于磁场中时，它就会受到机械力”。该力的方向由弗莱明的左手定则给出，其大小可由公式F = BIL算出。其中，B =磁通密度，I =电流，L =磁场内导体的长度。

弗莱明(Fleming)的左手法则：如果我们将左手的第一根手指，第二根手指和拇指伸展到彼此垂直，并且磁场的方向由第一根手指表示，则电流的方向由第二根手指表示，则拇指代表载流导体所受力的方向。当电枢绕组连接到直流电源时，绕组中会产生电流。磁场可以通过磁场绕组(电磁)或通过使用永磁体来提供。在这种情况下，根据上述原理，载流电枢导体会受到磁场的作用力。

换向器被分段以实现单向转矩。否则，每当导体的运动方向在磁场中反转时，力的方向就会每次都反转。这就是直流电动机的工作原理!

反电动势

根据自然的基本定律，只有在存在某种反对转换之前，才能进行能量转换。对于发电机，这种反作用是由磁阻提供的，但是对于直流电动机，则存在反电动势。

当电动机的电枢旋转时，导体也会切断磁通线，因此，根据法拉第电磁感应定律，电动势会在电枢导体中产生。该感应电动势的方向应使其与电枢电流(I a)相对。反电动势的大小可以由直流发电机的电动势方程式给出。反电动势的意义：

反电动势的大小与电动机的速度成正比。假如直流电动机上的负载突然减小了，所需扭矩将比当前扭矩小。由于过大的扭矩，电动机的速度将开始增加。因此，与速度成正比，反电动势的大小也会增加。随着反电动势的增加，电枢电流将开始减小。转矩与电枢电流成正比，转矩也将减小，直到变得足以承受负载为止。因此，电动机的速度将调节。

另一方面，如果突然加载了直流电机，则负载将导致速度降低。由于速度降低，反电动势也将降低，从而允许更大的电枢电流。电枢电流的增加将增加转矩以满足负载要求。因此，反电动势的存在使直流电动机“自我调节”。