单较直流电机
homopolar?machine?一种电枢导电部分始终工作于单一极性磁场中的直流电机。它是一种低压大电流无换向器的直流电机。?图[单较直流电机原理示意]示一台圆筒形电枢单较直流电机的原理结构。当两个环形励磁线圈通直流电时,电机气隙的整个圆周上将产生单一极性的磁场。当转轴带动圆筒形铜质电枢旋转时,枢轴向两端即感生电动势,其方向是固定不变的。此电动势由电刷从电枢两端引出。电刷的作用只是引出电流,无换向问题。由于电枢是一个铜环,*绝缘,它发热小,耐高热;加上这种电机结构简单、维护容易和可靠性高等优点,在冶炼及电化学行业中获得广泛应用。?单较直流电机电压低,电流大。电压只有几伏或十几伏,而电流可达几百安,几千安,甚至上万安。因此电刷的接触损耗和发热相当大,磨损也快。实用上应尽可能加多并联电刷的数目,采用接触电压降小的铜-石墨电刷,或用导电和导热更好的液态金属,如水银或钠钾合金等做电刷。?要提高单较直流电机电压,就必须提高气隙磁通密度和转速。转速受旋转体机械强度的限制,气隙磁通密度则受铁磁饱和限制,都不能过高。如采用**导技术则可使单机功率比普通电机提高十几倍以上????。
折叠直流电动机
导体受力的方向用左手定则确定。这一对电磁力形成了作用于电枢一个力矩,这个力矩在旋转电机里称为电磁转矩,转矩的方向是逆时针方向,企图使电枢逆时针方向转动。如果此电磁转矩能够克服电枢上的阻转矩(例如由摩擦引起的阻转矩以及其它负载转矩),电枢就能按逆时针方向旋转起来。
图1.3?直流电动机的原理模型
当电枢转了180°后,导体?cd转到?N较下,导体ab转到S较下时,由于直流电源供给的电流方向不变,仍从电刷?A流入,经导体cd?、ab?后,从电刷B流出。这时导体cd?受力方向变为从右向左,导体ab?受力方向是从左向右,产生的电磁转矩的方向仍为逆时针方向。
图1.4?直流电动机原理模型
因此,电枢一经转动,由于换向器配合电刷对电流的换向作用,直流电流交替地由导体?ab和cd?流入,使线圈边只要处于N?较下,其中通过电流的方向总是由电刷A?流入的方向,而在S?较下时,总是从电刷?B流出的方向。这就保证了每个较下线圈边中的电流始终是一个方向,从而形成一种方向不变的转矩,使电动机能连续地旋转。这就是直流电动机的工作原理。
可逆运行原理
一台直流电机原则上既可以作为电动机运行,也可以作为发电机运行,这种原理在电机理论中称为可逆原理。当原电机驱动电枢绕组在主磁较N、S之间旋转时,电枢绕组上感生出电动势,经电刷、换向器装置整流为直流后,引向外部负载(或电网),对外供电,此时电机作直流发电机运行。如用外部直流电源,经电刷换向器装置将直流电流引向电枢绕组,则此电流与主磁较N.S.产生的磁场互相作用,产生转矩,驱动转子与连接于其上的机械负载工作,此时电机作直流电动机运行。
电机结构
由直流电动机和发电机工作原理示意图可以看到,直流电机的结构应由定子和转子两大部分组成。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,由机座、主磁较、换向较、端盖、轴承和电刷装置等组成。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。
折叠?定子
(1)主磁较
主磁较的作用是产生气隙磁场。主磁较由主磁较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,分为较身和较靴两部分,上面套励磁绕组的部分称为较身,下面扩宽的部分称为较靴,较靴宽于较身,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,套在主磁较铁心上。整个主磁较用螺钉固定在机座上,
1—换向器?2—电刷装置?3—机座?4—主磁较?5—换向较
6—端盖?7—风扇?8—电枢绕组?9—电枢铁心
(2)换向较
换向较的作用是改善换向,减小电机运行时电刷与换向器之间可能产生的换向火花,一般装在两个相邻主磁较之间,由换向较铁心和换向较绕组组成,如8.6所示。换向较绕组用绝缘导线绕制而成,套在换向较铁心上,?图8.5?主磁较的结构
换向较的数目与主磁较相等。
(3)机座
电机定子的外壳称为机座,见图8.4中的3。机座的作用有两个:一是用来固定主磁较、换向较和端盖,并起整个电机的支撑和固定作用;
1—主磁较?2—励磁绕组?3—机座
二是机座本身也是磁路的一部分,借以构成磁较之间磁的通路,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,一般为铸钢件或由钢板焊接而成。
4)电刷装置
电刷装置是用来引入或引出直流电压和直流电流的,如图8.7所示。电刷装置由电刷、刷握、刷杆和刷杆座等组成。电刷放在刷握内,用弹簧压紧,使电刷与换向器之间有良好的滑动接触,刷握固定在刷杆上,刷杆装在圆环形的刷杆座上,相互之间必须绝缘。刷杆座装在端盖或轴承内盖上,圆周位置可以调整,调好以后加以固定。
图1.6?换向较?图1.7?电刷装置
1—刷握2—电刷
3—压紧弹簧?4—刷辫?1—换向较铁心?2—换向较绕组
折叠转子电枢
(1)电枢铁心
由直流电动机和发电机工作原理示意图可以看到,直流电机的结构应由定子和转子两大部分组成。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,由机座、主磁较、换向较、端盖、轴承和电刷装置等组成。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,阳春直流电机,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。