1.3 有刷直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)原理

1.3.1 有刷直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)

有刷直流電動(dòng)機(jī)具有良好的起動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)性能，且其控制電路相對簡單，因此被廣泛應(yīng)用于小家電、電動(dòng)車、城市電車、地鐵列車、精密機(jī)床中。圖1-21所示為典型有刷直流電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用。

圖1-22為典型有刷直流電動(dòng)機(jī)的拆解圖。有刷直流電動(dòng)機(jī)的定子是由永磁體組成的，轉(zhuǎn)子是由繞組和換向器構(gòu)成的，電刷安裝在定子機(jī)座上，電源通過電刷及換向器實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)繞組（線圈）中電流方向的變化。

圖1-23所示為典型有刷直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)。

1.定子

有刷直流電動(dòng)機(jī)的定子部分主要由主磁極（定子永磁體或繞組）、銜鐵、端蓋和電刷等部分組成。圖1-24所示為典型有刷直流電動(dòng)機(jī)定子部分的結(jié)構(gòu)。

相關(guān)資料

在有些有刷直流電動(dòng)機(jī)中，主磁極部分是由主磁極鐵心和套裝在鐵心上的勵(lì)磁繞組構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)如圖1-25所示。

2.轉(zhuǎn)子

直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子部分主要由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組、軸承、電動(dòng)機(jī)軸、換向器等部分組成的。

圖1-26所示為典型有刷直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子部分的結(jié)構(gòu)。

1.3.2 有刷直流電動(dòng)機(jī)原理

有刷直流電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，繞組和換向器旋轉(zhuǎn)，主磁極（定子）及電刷不旋轉(zhuǎn)，直流電源經(jīng)電刷加到轉(zhuǎn)子繞組上，繞組電流方向的交替變化是隨電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的換向器以及與其相關(guān)的電刷的位置變化而變化的。圖1-27所示為有刷直流電動(dòng)機(jī)的工作原理結(jié)構(gòu)圖。

有刷直流電動(dòng)機(jī)在接通電源一瞬間時(shí)，直流電源的正、負(fù)極通過電刷A和B與直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組接通，直流電流經(jīng)電刷A、換向器1、繞組ab和cd、換向器2、電刷B返回到電源的負(fù)極。

圖1-28所示為有刷直流電動(dòng)機(jī)接通電源一瞬間時(shí)的工作過程。

當(dāng)有刷直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過90°時(shí)，兩個(gè)繞組邊緣處于磁場的物理中性面，且電刷不與換向片接觸，繞組中沒有電流流過，F=0，轉(zhuǎn)矩消失。

圖1-29所示為有刷直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過90°時(shí)的工作過程。

由于機(jī)械慣性的作用，有刷直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子將沖過一個(gè)角度（90°），這時(shí)繞組中又有電流流過，此時(shí)直流電流經(jīng)電刷A、換向器2，繞組dc和ba、換向器1、電刷B返回到電源的負(fù)極。繞組轉(zhuǎn)動(dòng)180°后其中的電流方向發(fā)生了變化，轉(zhuǎn)動(dòng)方向不變。

圖1-30所示為有刷直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子再經(jīng)90°旋轉(zhuǎn)的工作過程。

由此可見，一個(gè)繞組從一個(gè)磁極范圍經(jīng)過中性面到了相對的異性磁極范圍時(shí)，通過繞組的電流方向已改變一次，因此轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向保持不變。改變繞組中電流方向是靠換向器和電刷來完成的。

相關(guān)資料

圖1-31所示為有刷直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一周的工作過程。