当前课程知识点:汽车行走的艺术 > 第六章 电动风云 > 6.2 电机篇 > 6.2.5 工作原理与基本结构
下面我们以直流电机为例
来简单介绍一下
电机的工作原理和基本结构
直流电机是指
能将直流电能转化为机械能
或将机械能转换成直流电能的旋转电机
它是能实现直流电能
和机械能相互转换的电机
当它作电动机
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
工作过程如下
首先是电磁转矩产生过程
通过电刷接到直流电源上
绕组的旋转轴与机械负载相联
电流从电刷A流入电枢绕组
再从电刷B流出
电枢电流Ia与磁场相互作用产生电磁力F
其方向可用左手定则判定
这一对电磁力所形成的电磁转矩T
使电动机电枢逆时针方向旋转
接着是换向过程
当电枢转到所示位置时
ab边转到了S极下
cd边转到了N极下
这时线圈电磁转矩的方向发生了改变
但由于换向器随同一起旋转
使得电刷 A总是接触 N极下的导线
而电刷B总是接触S极下的导线
故电流流动方向发生改变
电磁的转矩方向不变
电枢转动时
割切磁力线产生感应电动势
这个电动势
用右手定则判定
其方向与电枢电流Ia和外加电压的方向总是相反的
称为反电动势
它与发电机的电动势作用不同
发动机的电动势是电源电动势
在外电路产生电流
而Ea是反电动势
电源只有克服这个反向电动势
才能向电动机输入电流
可见 电动机向负载输出机械功率的同时
却向电动机输入电功率
电动机起着将电能转换为机械能的作用
由此可知
电动势方向与电流方向关系是反向
能量转换过程是这样的
电源到电磁转矩再施加给负载
据此可以了解直流电机
具有以下两个结构要求
一是电磁要求
其结构能产生磁场 感应出电动势
通过电流 产生电磁转矩
二是机械要求
其结构能传递转矩
保持坚固稳定
冷却的要求
检修 运行可靠
从上述工作原理已知
电机的磁极和电枢之间
必须有相对运动
因此 任何电机都有固定不动的定子
和旋转的转子两部分组成
在这两部分之间的间隙称为空气隙
我们先来了解一下定子
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
和作为电机机械支撑
由机座 主磁极 换向极 电刷装置
端盖和轴承等组成
机座是指电机定子的外壳
它有两个作用
一是用来固定主磁极 换向极和端盖
并起整个电机的支撑和固定作用
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
一般采用铸钢件或由钢板焊接而成
机座上的接线盒有励磁绕组
和电枢绕组的接线端
用来对外接线
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0.5mm~1.5mm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
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
磁极中性面内的磁感应强度本应为零值
但是 由于电枢电流
通过电枢绕组时所产生的电枢磁场
使主磁极中性面的磁感应强度不能为零值
于是使转到中性面内
进行电流换向的绕组产生感应电动势
使得电刷与换向器之间产生较大的火花
用换向磁极的附加磁场来抵消电枢磁场
使主磁极中性面内的磁感应强度接近于零
这样就改善了电枢绕组的电流换向条件
减小了电刷与换向器之间的火花
它的构造与主磁极相似
它的励磁绕组与主磁极的励磁绕组相串联
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
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
电刷装置是用来引入
或引出直流电压和直流电流的
电刷装置主要由碳一石墨制成导电块的电刷
加压弹簧 刷盒等组成
固定在机座上不动的电刷
小容量电机的电刷是装在端盖上
借助于加压弹簧的压力
和旋转的换向器保持良好的滑动接触
使电枢绕组与外电路接通
电刷数一般等于主磁极数
各同极性的电刷经软线汇集在一起
再引到接线盒内的接线板上
作为电枢绕组的引出端
端盖由铸铁制成
用螺钉固定在底座的两端
盖内有轴承用以支撑旋转的电枢
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
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
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
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转换的关键部件
所以叫电枢
它是由许多线圈
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制
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
线圈伸出槽外的端接部分
用热固性无纬玻璃带进行绑扎
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
换向片之间一般用云母片绝缘
-1.1 从“车”谈起
-1.2 王者之车---指南车
-第一章测试 绪论
-2.1 察车自轮始
-2.2 人力车概述
-第二章测试 鸿蒙初辟
-3.1 马与马车
-3.2 车马礼仪
-3.3 其它
-章节测试--作业
-4.1 蒸汽机萌芽
-4.2 蒸汽机诞生
--4.2.1 巴本
-4.3 蒸汽机变革
-4.4 蒸汽汽车
-章节测试--作业
-5.1 探索与问世
-5.2 内燃机原理
-5.3 内燃机汽车
--5.3.5 悬架
-章节测试--作业
-6.1 电池篇
-6.2 电机篇
-6.3 整车篇
-章节测试--作业