2.6 直流电动机

2.6.1 直流电动机的基本结构

如图2-50所示，直流电动机的组成可分为定子、转子和换向机构三大部分。

1.定子部分

定子部分主要由主磁极、换向极、机座和电刷装置组成。

主磁极（图2-51）由主极铁心和套装在铁心上的励磁绕组组成，其作用是建立主磁场。换向极（亦称换向磁极）由铁心和绕组组成，其作用是改善直流电动机的换向情况，使电动机运行时不产生有害的电火花。机座通常由铸钢或厚钢板焊接而成，其作用是固定主磁极、换向极和端盖。同时，机座也是磁路的一部分。电刷装置（图2-52）由电刷、刷握、刷杆和连线等组成，其作用是将直流电源引入电动机内部。

图2-50 直流电动机的结构

1、6—电枢绕组 2—换向极 3—转子（电枢） 4—主磁极 5—机体（与机座焊成一体，同时作为磁路的一部分，亦称磁轭） 7、12—励磁绕组 8、16—风扇 9、15—轴承 10—输出轴 11—机座 13—换向器 14—电刷装置

图2-51 主磁极结构

图2-52 电刷装置

a）电刷装置的结构 b）电刷在刷握中的安放

2.转子部分

转子（亦称电枢，图2-53）部分主要由电枢铁心、电枢绕组、换向器以及转轴、风扇等组成。

图2-53 转子（电枢）部分

电枢铁心一般用厚度为0.5mm且冲有齿和槽的硅钢片叠压夹紧而成，作为电枢绕组的支承部件。同时，电枢铁心也是主磁路的一部分。

电枢绕组一般用绝缘的圆形或矩形截面的导线绕制而成，上下层导线之间以及导线与电枢铁心之间做可靠绝缘，并用槽楔压紧。电枢绕组构成直流电动机的电路部分。

换向器（图2-54）由多片燕尾形的换向片组成，换向片在圆周方向上排列成一个圆筒，换向片与换向片之间用V形云母绝缘。换向器和电刷装置配合，将直流电源引入电动机。

图2-54 换向器

a）结构示意图 b）实物照片

3.换向机构

换向机构由换向器和电刷装置两部分组成，电刷装置固定在定子上，换向器与转子上的电枢绕组相连，换向器内的换向片与电刷保持滑动接触。换向机构的作用是将电刷上所通过的直流电流转换为绕组内的交变电流，并保证每一磁极下，电枢导体的电流方向不变，以产生恒定的电磁转矩。

2.6.2 直流电动机的特点及应用

1.直流电动机的优点

直流电动机与交流电动机相比，具有优良的调速性能和起动性能：直流电动机的调速范围宽广，调速特性平滑，可实现频繁的无级快速起动、制动和反转，易于控制；直流电动机过载能力较强，起动和制动转矩较大。

2.直流电动机的缺点

由于直流电动机存在换向器，因而制造工艺复杂，价格较高；运行时由于电刷与换向器之间容易产生火花，因而可靠性较差，维护比较困难。

在一些对调速性能要求不高的领域中，直流电动机已被交流变频调速系统所取代。但是在某些要求调速范围大、快速性高、精密度好、控制性能优异的场合，直流电动机的应用目前仍占有较大的比重。

3.直流电动机的应用

由于直流电动机具有良好的起动和调速性能，常应用于对起动和调速有较高要求的场合，如大型可逆式轧钢机、矿井卷扬机、宾馆高速电梯、龙门刨床、电力机车、城市电车、地铁列车、电动自行车、造纸和印刷机械、船舶机械、大型精密机床和大型起重机等生产机械中。