直流電機(direct current machine)是指能將直流電能轉(zhuǎn)換成機械能(直流電動機)或?qū)C械能轉(zhuǎn)換成直流電能(直流發(fā)電機)的旋轉(zhuǎn)電機。它是能實現(xiàn)直流電能和機械能互相轉(zhuǎn)換的電機。當它作電動機運行時是直流電動機，將電能轉(zhuǎn)換為機械能;作發(fā)電機運行時是直流發(fā)電機，將機械能轉(zhuǎn)換為電能。

將直流電能轉(zhuǎn)換為機械能的轉(zhuǎn)動裝置。電動機定子提供磁場，直流電源向轉(zhuǎn)子的繞組提供電流，換向器使轉(zhuǎn)子電流與磁場產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩保持方向不變。根據(jù)是否是否配置有常用的電刷-換向器可以將直流電動機分為兩類，包括有刷直流電動機和無刷直流電動機。無刷直流電機是近幾年來隨著微處理器技術(shù)的發(fā)展和高開關(guān)頻率、低功耗新型電力電子器件的應(yīng)用，以及控制方法的優(yōu)化和低成本、高磁能級的永磁材料的出現(xiàn)而發(fā)展起來的一種新型直流電動機。

無刷直流電機既保持了傳統(tǒng)直流電機良好的調(diào)速性能又具有無滑動接觸和換向火花、可靠性高、使用壽命長及噪聲低等優(yōu)點，因而在航空航天、數(shù)控機床、機器人、電動汽車、計算機外圍設(shè)備和家用電器等方面都獲得了廣泛應(yīng)用。按照供電方式的不同，無刷直流電機又可以分為兩類：方波無刷直流電動機，其反電勢波形和供電電流波形都是矩形波，又稱為矩形波永磁同步電動機;正弦波無刷直流電動機，其反電勢波形和供電電流波形均為正弦波。

直流電機結(jié)構(gòu)

基本構(gòu)造分為兩部分：定子與轉(zhuǎn)子。注意：不要把換向極與換向器弄混淆了 。定子包括：主磁極，機座，換向極，電刷裝置等。轉(zhuǎn)子包括：電樞鐵芯，電樞(shu)繞組，換向器，軸和風扇等。

轉(zhuǎn)子組成直流電動機轉(zhuǎn)子部分由電樞鐵芯、電樞、換向器等裝置組成，下面對構(gòu)造中的各部件進行詳細介紹。

1.電樞鐵芯部分：其作用是嵌放電樞繞組和顛末磁通，為了下降電機工作時電樞鐵芯中發(fā)作的渦流損耗和磁滯損耗。

2.電樞部分：作用是發(fā)作電磁轉(zhuǎn)矩和感應(yīng)電動勢，而進行能量變換。電樞繞組有許多線圈或玻璃絲包扁鋼銅線或強度漆包線。

3.換向器又稱整流子，在直流電動機中，它的作用是將電刷上的直流電源的電流變換成電樞繞組內(nèi)的溝通電流，使電磁轉(zhuǎn)矩的傾向穩(wěn)定不變，在直流發(fā)電機中，它將電樞繞組溝通電動勢變換為電刷端上輸出地直流電動勢。換向器由許多片構(gòu)成的圓柱體之間用云母絕緣，電樞繞組每一個線圈兩端區(qū)分接在兩個換向片上。直流發(fā)電機中換向器的作用是把電樞繞組中的交變電動熱變換為電刷間的直流電動勢，負載中就有電流通過，直流發(fā)電機向負載輸出電功率，同時電樞線圈中也肯定有電流通過。它與磁場相互作用發(fā)作電磁轉(zhuǎn)矩，其傾向與發(fā)電機相反，原想法只需抑制這一磁場轉(zhuǎn)矩才華股動電樞改變。因此，發(fā)電機向負載輸出電功率的還，從原想法輸出機械功率，完結(jié)了直流發(fā)電機將機械能變換為電能的作用。

是直流電機結(jié)構(gòu)圖，電樞繞組通過換向器流過直流電流與定子繞組磁場發(fā)生作用，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。定子按照勵磁可分為直勵，他勵，復勵。電樞產(chǎn)生的磁場會疊加在定子磁場上使得氣隙主磁通產(chǎn)生一個偏角，稱為電樞反應(yīng)，通常加補償繞組使磁通畸變得以修正。

直流電機工作原理

如圖所示給兩個電刷加上直流電源，如上圖(a)所示，則有直流電流從電刷 A 流入，經(jīng)過線圈abcd，從電刷 B 流出，根據(jù)電磁力定律，載流導體ab和cd收到電磁力的作用，其方向可由左手定則判定，兩段導體受到的力形成了一個轉(zhuǎn)矩，使得轉(zhuǎn)子逆時針轉(zhuǎn)動。如果轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到如上圖(b)所示的位置，電刷 A 和換向片2接觸，電刷 B 和換向片1接觸，直流電流從電刷 A流入，在線圈中的流動方向是dcba，從電刷 B 流出。

此時載流導體ab和cd受到電磁力的作用方向同樣可由左手定則判定，它們產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩仍然使得轉(zhuǎn)子逆時針轉(zhuǎn)動。這就是直流電動機的工作原理。外加的電源是直流的，但由于電刷和換向片的作用，在線圈中流過的電流是交流的，其產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的方向卻是不變的。

直流電動機和直流發(fā)電機的結(jié)構(gòu)基本是相同的，即都有可旋轉(zhuǎn)部分和靜止部分?？尚D(zhuǎn)部分稱為轉(zhuǎn)子，靜止部分稱為定子，在定子和轉(zhuǎn)子之間存在著空氣隙。

一、定子部分

定子的作用，在電磁方面是產(chǎn)生磁場和構(gòu)成磁路，在機械方面是整個電機的支撐，定子由磁極、機座、換向極、電刷裝置、端蓋和軸承組成。

(一)主磁極

主磁極的作用是產(chǎn)生恒定、有一定的空間分布形狀的氣隙磁通密度。主磁極由主磁極鐵心和放置在鐵心上的勵磁繞組構(gòu)成。主磁極鐵心分成極身和極靴，極靴的作用是使氣隙磁通密度的空間分布均勻并減小氣隙磁阻，同時極靴對勵磁繞組也起支撐作用。為減小渦流損耗，主磁極鐵心是用1.0~1.5mm厚的低碳鋼板沖成一定形狀，用鉚釘把沖片鉚緊，然后再固定在機座上。主磁極上的線圈是用來產(chǎn)生主磁通的，稱為勵磁繞組。主磁極的結(jié)構(gòu)如圖1—5a所示。

當給勵磁繞組通入直流電時，各主磁極均產(chǎn)生一定極性，相鄰兩主磁極的極性是N、S交替出現(xiàn)的。

(二)機座

直流電機的機座有兩種形式，一種為整體機座，另一種為疊片機座。整體機座是用導磁率效果較好的鑄鋼材料制成的，該種機座能同時起到導磁和機械支撐作用。由于機座起導磁作用，因此機座是主磁路的一部分，成為定子鐵軛。主磁極、換向極及端蓋均固定在機座上，機座起支撐作用。一般直流電機均采用整體機座。疊片機座是用薄鋼板沖片疊壓成定子鐵軛，再把定子鐵軛固定在一個專起支撐作用的機座里，這樣定子鐵軛和機座是分開的，機座只起支撐作用，可用普通鋼板制成。疊片機座主要用于主磁通變化快，調(diào)速范圍較高的場合。

(三)換向極

換向極又稱為附加極，其結(jié)構(gòu)如圖1—5 b所示，換向極安裝在相鄰的兩主磁極之間，用螺釘固定在機座上，用來改善直流電機的換向，一般電機容量超過1kW時均應(yīng)安裝換向極。

換向極是由換向極鐵心和換向極線圈組成。換向極鐵心可根據(jù)換向要求用整塊鋼制成，也可用厚1~1.5mm厚鋼板或硅鋼片疊成，所有的換向極線圈串聯(lián)后稱換向繞組，換向繞組與電樞繞組串聯(lián)。換向極數(shù)目一般與主極數(shù)目相同，但在功率很小的直流電機中，只裝主極數(shù)一半的換向極或不裝換向極。換向極極性根據(jù)換向要求確定。

(四)電刷

電刷裝置的作用是通過電刷和旋轉(zhuǎn)的換向器表面的滑動接觸，把轉(zhuǎn)動的電樞繞組與外電路連接起來。電刷裝置一般由電刷、刷握、刷桿、刷桿座和匯流條組成，電刷的結(jié)構(gòu)如圖1—6所示。電刷是用石墨制成的導電塊，放在刷握內(nèi)，用彈簧以一定的壓力將它壓在換向器的表面上。刷握用螺釘夾緊在刷桿上，刷桿裝在一個可以轉(zhuǎn)動的刷桿座上，成為一個整體部件。刷桿與刷桿座之間是絕緣的，以免正、負電刷短路。

(五)端蓋

電機中的端蓋主要起支撐作用。端蓋固定在機座上，其上放置軸承支撐直流電機的轉(zhuǎn)軸，使直流電機能夠旋轉(zhuǎn)。