第1章　电动机的种类和功能特点

1.1　永磁式直流电动机的特点

直流电动机主要包括两个部分，即定子部分和转子部分。其中定子部分或转子部分由永久磁体构成的电动机称为永磁式直流电动机。

如图1-1所示，永磁式直流电动机的定子磁体与圆柱形外壳制成一体，转子绕组绕制在铁芯上与转轴制成一体，绕组的引线焊接在整流子上，通过电刷为其供电，电刷安装在定子机座上与外部电源相连。

图1-1　典型永磁式直流电动机的结构

1　永磁式直流电动机的定子

如图1-2所示，由于两个永磁体全部安装在一个由铁磁性材料制成的圆筒内，则圆筒外壳就成为中性磁极部分，内部两个磁体分别为N极和S极，这就构成了产生定子磁场的磁极，转子安装于其中就会受到磁场的作用而产生转动力矩。

图1-2　永磁式直流电动机定子的结构

2　永磁式直流电动机的转子

如图1-3所示，永磁式直流电动机的转子是由绝缘轴套、换向器、转子铁芯、绕组及转轴（电动机轴）等部分构成的。

图1-3　永磁式直流电动机转子的结构

如图1-4所示，换向器是将三个（或多个）环形金属片（铜或银材料）嵌在绝缘轴套上制成的，是转子绕组的供电端。电刷是由铜石墨或银石墨组成的导电块，电刷通过压力弹簧的压力接触到换向器上，也就是说电刷和换向器是靠弹性压力互相接触向转子绕组传送电流的。

图1-4　永磁式直流电动机转子中的整流子与电刷

如图1-5所示，根据电磁感应原理（左手定则），当导体在磁场中有电流流过时就会受到磁场的作用而产生转矩。这就是直流电动机的旋转机理。

图1-5　直流电动机转矩产生的原理

如图1-6所示，通电导体在外磁场中的受力方向一般可用左手定则判断，即伸开左手，使拇指与其余四指垂直，并与手掌在同一平面内，让磁力线穿入手心（手心面向磁场N极），四指指向电流方向，拇指所指的方向就是导体的受力方向。

图1-6　左手定则

转子绕组有电流流过时，导体受到定子磁场的作用所产生力的方向，遵循左手定则。

如图1-7所示，由于永磁式直流电动机外加直流电源后，转子会受到磁场的作用力而旋转，当转子绕组旋转时又会切割磁力线而产生电动势，该电动势的方向与外加电源的方向相反，因而被称为反电动势，所以当电动机旋转起来后，电动机绕组所加的电压等于外加电源电压与反电动势之差。其电压小于启动电压。

图1-7　永磁式直流电动机的反电动势

图1-8　两极转子永磁式直流电动机和三极转子永磁式直流电动机的结构

1　两极转子结构的永磁式直流电动机转动原理

图1-9为永磁式直流电动机（两极转子）的转动过程。

图1-9　两极转子结构的永磁式直流电动机转动原理

2　三极转子结构的永磁式直流电动机转动原理

图1-10为永磁式直流电动机（三极转子）的转动过程。

图1-10　三极转子结构的永磁式直流电动机转动原理