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第一章 直流电机
直流电机是电能和机械能互相转换的旋转电机之一。直流发电机：机械能——直流电能
直流电动机：直流电能——机械能
直流电动机具有良好的调速性能、较大的起动转矩和过载能力等诸多长处，但构造复杂，成本高，运行维护较困难。重要应用于起动和调速规定较高的生产机械中，如金属切削机床，轧钢机、电力机车、起重机、造纸及纺织行业等机械中。
本章重要分析直流电机的基本工作原理、构造和运行特性（以直流电动机为重点）。
第一节 直流电机的工作原理
一、直流发电机的工作原理
基于电磁感应原理：右手定则
产生磁场：（N、S极）
运动导线ab、cd切割磁场
线圈感应电动势——交变
换向整流——电刷间输出直流电动势
直流发电机的工作原理模型
例1-1 假如前图中的直流发电机顺时针旋转，电刷两端的电动势极性有何变化？尚有什么原因会引起同样的变化？
解：直流发电机顺时针旋转时，由右手定则，图示线圈中感应电动势方向为a-b-c-d,通过换向片与电刷的滑动接触，则电刷B极性为正，电刷A极性为负。因此变化电枢转向，可变化电刷间输出电动势极性。
由右手定则可知：决定感应电动势极性的原因有两个，一是变化电枢转向，二是磁场极性，因此变化磁场的极性也可使直流发电机的输出电动势极性变化。
+
-
N
S
注意：电枢转向和磁场极性只能变化其一。
二、直流电动机的工作原理
基于电磁力定律：左手定则
载流导体ab、cd
在磁场中产生电磁力f
形成电磁转矩带动转子旋转
换向器作用：
在发电机中起整流作用，使线圈中的交变电动势——电刷间的直流电动势。
在电动机中起逆变作用，使电刷间的直流电——线圈内的交变电，保证电动机的转向恒定。
直流电动机工作原理模型
例1-2 电动机拖动的生产设备常需要作正转或反转运动，如电力机车的前行和倒退，就规定牵引电动机能正、反转。分析前图中的直流电动机怎样能反转(顺时针旋转)?
解：图中的电动机模型要顺时针旋转需获得一种顺时针方向的电磁转矩，由左手定则可知：电磁力的方向取决于磁场极性或导体中电流的方向，因此直流电动机获得反转的措施有两个：一是变化磁场极性，二是变化电源电压极性使流过导体的电流方向变化。
注意：两者只能变化其一，否则，直流电动机的转向不变。
-
+
f
f
n
变化电源极性（导体电流方向）而反转示意图
三、电机的可逆原理（补充）
任何一台电机既可作发电机运行，也可作
电动机运行，这一性质称为电机的可逆原理。
假如电机转子输入机械能，而电枢绕组输出电能，电机作为发电机运行； 假如在电枢绕组中输入电能，转子输出机械能，则电机作为电动机运行。
电机的实际运行方式由外施条件决定：
1-电枢铁心 2-主磁极 3-励磁绕组 4-电枢齿 5-换向极绕组 6-换向极铁心 7-电枢槽 8-底座 9-电枢绕组 10-极掌(极靴） 11-磁轭（机座）
直流电机的构造图
直流电机的径向剖面示意图
第二节 直流电机的基本构造
直流电机的重要构造概述：
主磁极：产生恒定的气隙磁通，由铁心和励磁绕组构成
换向磁极：改善换向。
电刷装置：与换向片配合,完成直流与交流的互换
机座和端盖：起支撑和固定作用。
定子
转子
电枢铁心：主磁路的一部分，放置电枢绕组。
电枢绕组：由带绝缘的导线绕制而成，是电路部分。
换向器：与电刷装置配合,完成直流与交流的互换
转轴
轴承
直流电机的励磁方式
静止部分:定子
旋转部分:转子
中间有气隙
电磁方面：产生磁场和构成磁路。
机械方面：整个电机的支撑。
作用
重要部件：磁极、机座、换向极、电刷、轴承、端盖等
作用
感应电动势和产生电磁转矩，
从而实现能量的转换
重要部件：电枢铁心、电枢绕组、换向器、轴承和风扇等
第二节 直流电机的基本构造