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

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6.2.5 工作原理与基本结构在线视频

6.2.5 工作原理与基本结构

下一节:6.3.1 尝试与探索

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6.2.5 工作原理与基本结构课程教案、知识点、字幕

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

汽车行走的艺术课程列表:

第一章 绪论

-1.1 从“车”谈起

--1.1.1 从“车”谈起

-1.2 王者之车---指南车

--1.2.1 王者之车---指南车

-第一章测试 绪论

第二章 鸿蒙初辟

-2.1 察车自轮始

--2.1.1 轮的发明

--2.1.2 轮的发展

--2.1.3 轮的结构1

--2.1.4 轮的结构2

-2.2 人力车概述

--2.2.1 人力车变迁

--2.2.2 黄包车

-第二章测试 鸿蒙初辟

第三章 畜力往事

-3.1 马与马车

--3.1.1 马的驯服

--3.1.2 马车基本结构

-3.2 车马礼仪

--3.2.1 车马礼仪概述

--3.2.2 公务用车

-3.3 其它

--3.3.1 其他畜力车

--3.3.2 畜力时代“路怒”现象

-章节测试--作业

第四章 蒸汽时代

-4.1 蒸汽机萌芽

--4.1.1 早期的探索1

--4.1.2 早期的探索2

-4.2 蒸汽机诞生

--4.2.1 巴本

--4.2.2 塞维利

--4.2.3 纽科门

-4.3 蒸汽机变革

--4.3.1 瓦特变革1

--4.3.2 瓦特变革2

--4.3.3 瓦特变革3

--4.3.4 瓦特变革4

-4.4 蒸汽汽车

--4.4.1 尝试与诞生

--4.4.2 走向成熟

-章节测试--作业

第五章 内燃江湖

-5.1 探索与问世

--5.1.1 早期探索

--5.1.2 新的突破

--5.1.3 汽油机和柴油机诞生

-5.2 内燃机原理

--5.2.1 基本结构

--5.2.2 工作过程

-5.3 内燃机汽车

--5.3.1 诞生与发展

--5.3.2 行驶原理

--5.3.3 结构综述

--5.3.4 传动部件

--5.3.5 悬架

--5.3.6 转向和制动

-章节测试--作业

第六章 电动风云

-6.1 电池篇

--6.1.1 起电机

--6.1.2 莱顿瓶和富兰克林的风筝实验

--6.1.3 伽伐尼的蛙腿生物电和伏特电堆

--6.1.4 铅酸蓄电池

--6.1.5 镍氢蓄电池

--5.1.6 锂电池

-6.2 电机篇

--6.2.1 电磁学奠基

--6.2.2 电磁大师法拉第

--6.2.3 直流电机的诞生与发展

--6.2.4 交流电机的诞生与发展

--6.2.5 工作原理与基本结构

-6.3 整车篇

--6.3.1 尝试与探索

--6.3.2 黄金时代

--6.3.3 沉寂与复苏

--6.3.4 基本结构

-章节测试--作业

6.2.5 工作原理与基本结构笔记与讨论

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