直流电动机的结构特点

直流电机结构主要由定子和转子两大部分组成，定子与转子之间有很小的气隙。小型直流电机的结构如图3-1-1 所示。其剖面图如图3-1-2所示。

图3-1-1　小型直流电机的结构

图3-1-2　小型直流电机的剖面图

1.定子部分

定子主要由主磁极、换向磁极、电刷装置、机座和端盖等部分构成，如图3-1-3 所示。

图3-1-3　直流电机定子结构图

1）主磁极

主磁极的作用是产生恒定、有一定空间分布形状的气隙磁通密度。主磁极由主磁极的铁心和放置在铁心上的励磁绕组构成。励磁绕组是用绝缘铜线绕制的线圈，套在铁心外面。为了减小涡流损耗，主磁极铁心一般用 1.0～1.5 mm 厚的硅钢片叠压而成。主磁极上的线圈是用来产生主磁通的，称为励磁绕组。当励磁绕组中通入直流电流时，各主磁极均产生一定的极尾号，且相邻两主磁极极性是N、S 两极成对交替出现。改变励磁电流的方向，就会改变磁场的极性。主磁极的结构如图3-1-4 所示。

2）换向极（附加极）

换向磁极也是由铁心和绕组构成的，它安装相邻两个主磁极的中间线上，当换向磁极绕组通入直流电流时，它所形成的磁场对电枢磁场产生影响从而减小电刷与换向器之间的火花。换向磁极一般总与电枢绕组串联。作用是改善换向，容量超过1 kW 电机应安装换向极。图3-1-5 为直流电动机换向极结构图。

图3-1-4　直流电动机主磁极结构

图3-1-5　直流电动机换向极结构

3）电刷装置

电刷装置由电刷、刷盒、铜丝辫、压紧弹簧等构成。其作用是把转子电路与外电路连接起来，通过该装置把电机电枢中的电流与外部静止电路相连或把外部电源与电机电枢相连。电刷装置与换向片一起完成机械整流，把电枢中的交变电流变成电刷上的直流或把外部电路中的直流变换为电枢中的交流。电刷装在端盖上，可以移动，用以调整电刷的位置。电刷的结构如图3-1-6 所示。

4）机座(www.xing528.com)

电动机定子部分的外壳称为机座。为保证机座有良好的机械强度和良好的导磁性能，通常由铸钢或厚钢板焊接而成。机座一方面用来固定主磁极、换向极和端盖，并起整个电动机的支撑和固定作用；另一方面也是磁路的一部分，借以构成磁极之间的通路。主磁路部分称为铁轭。机座材质采用整体铸钢。

图3-1-6　电刷的结构

1—碳刷盒；2—铜丝辫；3—压紧弹簧；4—电刷块（石墨材料）。

5）端盖

端盖主要起支撑作用，固定于机座上，其上放置轴承支撑直流电机的轴，使直流电机能够旋转。

2.转子部分

直流电动机的转子是电机的转动部分，又叫电枢。由电枢铁心、电枢绕组、换向器、电机转轴和轴承等组成。结构示意图如图3-1-7 所示。

图3-1-7　直流电动机的转子

1）电枢铁心

电枢铁心的作用是嵌放电枢绕组和通过磁通。为了降低电动机运行时电枢铁心中产生的涡流损耗和磁滞损耗，电枢铁心用0.5 mm 厚的硅钢冲片叠压而成。硅钢片上冲出转子槽用来放置电枢绕组，冲制好的硅钢片叠装成电枢铁心。图3-1-8 所示为小型直流电机的电枢冲片形状和电枢铁心装配图。

2）电枢绕组

电枢绕组的作用是产生电磁转矩和感应电动势，它是直流电动机进行能量变换的关键部件。电枢绕组由许多线圈组成，它用高强度漆包线或玻璃丝包扁铜线绕成后按一定规则嵌放在电枢铁心的槽中。线圈和铁心之间以及上下层线圈之间都要妥善绝缘，然后在铁心槽口用楔子压紧。电枢绕组的出线端焊接在换向器上，通过换向器与电刷之间的滑动接触，实现电流的引入或引出。中小电机的电枢绕组材质为铜导线。大型电机的电枢绕组材质为成型线圈。

图3-1-8　电枢绕组嵌放方法

3）换向器

换向器又称为整流子。在直流电动机中，它的作用是将电刷上的直流电源电流转换成电枢绕组内的交流电流，使电磁转矩的方向恒定不变；在直流发电机中，它将电枢绕组产生的交流电动势转换为电刷端上输出的直流电动势。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，电枢绕组每一个线圈两端分别接在两个换向片上。材质为紫铜或铜合金。换向片靠近电枢绕组一端的部分与绕组引出线相焊接。换向器结构如图3-1-9 所示。

图3-1-9　换向器结构