直流电机的结构由直流电动机和发电机工作原理示意图可以看到，直流电机的结构应 由定子和转子两大部分组成。直流电机运行时静止不动的部分称为定子， 定子的主要作用是产生磁场，由机座、主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装置等组成。运行时转动的部分称为转子，其主要作用是产生电磁转矩 和感应电动势，是直流电机进行能量转换的枢纽，所以通常又称为电枢， 由转轴、电枢铁心、电枢绕组、换向器和风扇等组成。1. 定子主磁极主磁极的作用是产生气隙磁场。主磁极由主磁极铁心和励磁绕组两部分组 成。铁心一般用0.5mm1.5mm厚的硅钢板冲片叠压铆紧而成，分为极身和 极靴两部分，上面套励磁绕组的部分称为极身，下面扩宽的部分称为极靴， 极靴宽于极身，既可以调整气隙中磁场的分布，又便于固定励磁绕组。励 磁绕组用绝缘铜线绕制而成，套在主磁极铁心上。整个主磁极用螺钉固定 在机座上，1换向器2 电刷装置3机座4主磁极5换向极6端盖7 风扇8 电枢绕组9 电枢铁心(2) 换向极换向极的作用是改善换向，减小电机运行时电刷与换向器之间可能产 生的换向火花，一般装在两个相邻主磁极之间，由换向极铁心和换向极绕 组组成，如8.6所示。换向极绕组用绝缘导线绕制而成，套在换向极铁心 上，换向极的数目与主磁极相等。(3) 机座电机定子的外壳称为机座，见图8.4中的3。机座的作用有两个：一是 用来固定主磁极、换 图8.5主磁极的结构向极和端盖，并起整个电机的支撑和固定作用；1一主磁极2一励磁绕组3机座二是机座本身也是磁路的一部分，借以构成磁极之间磁的通路，磁通 通过的部分称为磁轭。为保证机座具有足够的机械强度和良好的导磁性能， 一般为铸钢件或由钢板焊接而成。4）电刷装置电刷装置是用来引入或引出直流电压和直流电流的，如图8.7所示。电刷装置由电刷、刷握、刷杆和刷杆座等组成。电刷放在刷握内，用弹簧 压紧，使电刷与换向器之间有良好的滑动接触，刷握固定在刷杆上，刷杆 装在圆环形的刷杆座上，相互之间必须绝缘。刷杆座装在端盖或轴承内盖 上，圆周位置可以调整，调好以后加以固定。图1.6换向极 图1.7电刷装置1 换向极铁心1 刷握2电刷2 换向极绕组3压紧弹簧4刷辫2. 转子（电枢）电枢铁心电枢铁心是主磁路的主要部分，同时用以嵌放电枢绕组。一般电枢铁 心采用由0.5mm厚的硅钢片冲制而成的冲片叠压而成（冲片的形状如图 8.8（a）所示），以降低电机运行时电枢铁心中产生的涡流损耗和磁滞损耗。 叠成的铁心固定在转轴或转子支架上。铁心的外圆开有电枢槽，槽内嵌放 电枢绕组。电枢绕组电枢绕组的作用是产生电磁转矩和感应电动势，是直流电机进行能量 变换的关键部件，所以叫电枢。它是由许多线圈 （以下称元件）按一定规律 连接而成，线圈采用高强度漆包线或玻璃丝包扁铜线绕成，不同线圈的线 圈边分上下两层嵌放在电枢槽中，线圈与铁心之间以及上、下两层线圈边 之间都必须妥善绝缘。为防止离心力将线圈边甩出槽外，槽口用槽楔固定， 如图8.9所示。线圈伸出槽外的端接部分用热固性无纬玻璃带进行绑扎。（3）换向器在直流电动机中，换向器配以电刷，能将外加直流电源转换为电枢线 圈中的交变电流，使电磁转矩的方向恒定不变；在直流发电机中，换向器 配以电刷，能将电枢线圈中感应产生的交变电动势转换为正、负电刷上引 出的直流电动势。换向器是由许多换向片组成的圆柱体，换向片之间用云 母片绝缘，换向图8.9电枢槽的结构片的紧固通常如图8.10所示，换向片的下部做成鸽1槽楔2线圈 绝缘3电枢导体尾形，两端用钢制V形套筒和V形云母环固定，再用4层间绝缘5 槽绝缘6一槽底绝缘螺母锁紧。4）转轴转轴起转子旋转的支撑作用，需有一定的机械强度和刚度，一般用圆钢加 工而成。图8.10换向器结构 图8.11单叠绕组元件1换向片2连接部分1首端2末端3元件边4端接部分5换向片编辑本段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。编辑本段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。编辑本段直流电机的励磁方式1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，接线如图（a）所示。图中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。2并励直流电机并励直流电机的励磁绕组与电枢绕组相并联，接线如图（b）所示。作 为并励发电机来说，是电机本身发出来的端电压为励磁绕组供电；作为并 励电动机来说，励磁绕组与电枢共用同一电源，从性能上讲与他励直流电 动机相同。3串励直流电机串励直流电机的励磁绕组与电枢绕组串联后，再接于直流电源，接线 如图（c）所示。这种直流电机的励磁电流就是电枢电流。4复励直流电机复励直流电机有并励和串励两个励磁绕组，接线如图（d）所示。若串 励绕组产生的磁通势与并励绕组产生的磁通势方向相同称为积复励。若两 个磁通势方向相反，则称为差复励。不同励磁方式的直流电机有着不同的特性。一般情况直流电动机的主 要励磁方式是并励式、串励式和复励式，直流发电机的主要励磁方式是他 励式、并励式和和复励式。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。编辑本段直流电机铭牌国产电机型号一般采用大写的英文的汉语拼音字母的阿拉伯数字表 示，其格式为：第一部分用大写的拼音字母表示产品代号，第二部分用阿 拉伯数字表示设计序号，第三部分用阿拉伯数字表示机座代号，第四部分 用阿拉伯数字表示电枢铁心长度代号。以Z2-92为例：Z表示一般用途直流电动机；2表示设计序号，第二 次改型设计；9表示机座序号；2电枢铁心长度符号。第一部分字符含义如下：Z系列：一般用途直流电动机（如 Z2 Z3 Z4等系列）ZY系列：永磁直流电机ZJ系列：精密机床用直流电机ZT系列：广调速直流电动机ZQ系列：直流牵引电动机ZH系列：船用直流电动机ZA系列：防爆安全型直流电动机ZKJ系列：挖掘机用直流电动机ZZJ系列：冶金起重机用直流电动机编辑本段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。直流电机的励磁方式1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，接线如图（a）所示。图中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。2并励直流电机并励直流电机的励磁绕组与电枢绕组相并联，接线如图（b）所示。作 为并励发电机来说，是电机本身发出来的端电压为励磁绕组供电；作为并 励电动机来说，励磁绕组与电枢共用同一电源，从性能上讲与他励直流电 动机相同。3串励直流电机串励直流电机的励磁绕组与电枢绕组串联后，再接于直流电源，接线 如图（c）所示。这种直流电机的励磁电流就是电枢电流。4复励直流电机复励直流电机有并励和串励两个励磁绕组，接线如图（d）所示。若串 励绕组产生的磁通势与并励绕组产生的磁通势方向相同称为积复励。若两 个磁通势方向相反，则称为差复励。不同励磁方式的直流电机有着不同的特性。一般情况直流电动机的主 要励磁方式是并励式、串励式和复励式，直流发电机的主要励磁方式是他 励式、并励式和和复励式。编辑本段直流电机的工作原理一、直流发电机工作原理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。）在图1.1所示瞬间，导体a b、c d的感应电动势方向分别由b指向 a和由d指向c。这时电刷A呈正极性，电刷B呈负极性。图1.1直流发电机原理模型当线圈逆时针方向旋转180时，这时导体c d位于N极下，导体a b 位于S极下，各导体中电动势都分别改变了方向。图1.2直流发电机原理模型从图看出，和电刷A接触的导体永远位于N极下，同样，和电刷B 接触的导体永远位于S极下。因此，电刷A始终有正极性，电刷B始终有 负极性，所以电刷端能引出方向不变的但大小变化的脉振电动势。如果电 枢上线圈数增多，并按照一定的规律把它们连接起来，可使脉振程度减小， 就可获得直流电动势。这就是直流发电机的工作原理。二、直流电动机的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。图1.3直流电动机的原理模型当电枢转了 180后，导体cd转到N极下，导体ab转到S极下时， 由于直流电源供给的电流方向不变，仍从电刷A流入，经导体cd、ab后, 从电刷B流出。这时导体cd受力方向变为从右向左，导体ab受力方向是 从左向右，产生的电磁转矩的方向仍为逆时针方向。图1.4直流电动机原理模型因此，电枢一经转动，由于换向器配合电刷对电流的换向作用，直流 电流交替地由导体ab和cd流入，使线圈边只要处于N极下，其中通过电 流的方向总是由电刷A流入的方向，而在S极下时，总是从电刷B流出的 方向。这就保证了每个极下线圈边中的电流始终是一个方向，从而形成一 种方向不变的转矩，使电动机能连续地旋转。这就是直流电动机的工作原 理。编辑本段永磁无刷直流电机控制器设计1引言随着人们生活水平的提高，产品质量、精度、性能、自动化程度、功 能以及功耗、价格问题已经是选择家用电器的主要因素。永磁无刷直流电 机既具有交流伺服电机的结构简单、运行可靠、维护方便等优点，又具备 直流伺服电机那样良好的调速特性而无机械式换向器，现已广泛应用于各 种调速驱动场合。MOTOROLA第二代电机控制专用芯片的出现，给永磁无刷 直流电机调速装置的设计带来了极大的便利。这些芯片控制功能强，保护 功能完善，工作性能稳定，组成的系统所需外围电路简单，抗干扰能力强， 特别适用于工作环境恶劣，对控制器体积，价格性能比要求较高的场合。2控制器结构与原理2.1控制器结构MC33035是MOTORLORA公司研制的第二代无刷直流电机控制专用集 成电路，加上1片MC3309电子测速器将无刷直流电动机的转子位置信号 进行F/V转换，形成转速反馈信号，即可构成转速闭环调节系统。