道片，空出 10cm 宽作为径向通风道. 电枢绕组由许多用绝缘导体绕制的线圈元件组成。各线圈以一定规律焊接到换向片上而

形成闭合回路。线圈伸出槽外的端接部分，可用非磁性钢丝扎紧在线圈支架上。为了防止电 机旋转时线圈受离心力而甩出，在槽口楔入一槽楔压紧固定。

换向器的作用是与电刷装置配合，使电枢绕组中的交流电动势转换为电刷间的直流电动 势。它是直流电机中最重要的部件之一，也是最薄弱的环节，其工作状态正常与否基本上决 定了直流电机运行的可靠性。它通常由许多彼此互相绝缘的楔形铜质换向片构成圆柱体。换 向片之间用 0.6~1.2mm 厚的云母片作为绝缘，并借助 V 形金属套筒，V 形钢环之间均用云母 片制成云母套筒和两个 V 形云母环作为绝缘。小容量直流电机多采用热压成型的塑料换向器。

电刷装置有电刷、刷握、刷杆和刷杆座（也称摇环）等组成。电刷放在刷握上的刷盒内， 用弹簧压板将它压紧在换向器上，而刷握固定在刷杆上，刷杆又装在刷杆座上，它们之间必 须绝缘。刷杆座装在端盖或轴承内盖上的是小型直流电机，而大型电机的刷杆座则装在机座 上。

2.2 工作原理

任何电机基本的工作原理都是以电磁力和电磁感应为基础的，直流电机也不例外。我们 可以将两极直流电动机的复杂结构简化为图 2.2 的简化结构。

图 2.2 直流电动机工作原理图

第 6  页 本科毕业设计说明书

电机具有一对磁极，电枢绕组只是一个线圈，线圈两端分别连在两个换向片上，换向片 压着电刷 A 和 B。直流电机作为发电机运行时，电枢由原动机驱动而在磁场中旋转，在电枢 线圈的两根有效边（切割磁力线的导体部分）中边感应出电动势。显然，每一有效边中的电 动势是交变的，即在 N 极下是一个方向，当他转到 S 极下时是另一个方向。但是，由于电刷 A 总是同与 N 极下的有效边相连的换向片接触的，因此，在电刷间就出现一个极性不变的电 动势或电压，所以，换向器的作用在于将发电机电枢绕组内的交流电动势变换成电刷之间极 性不变的电动势。当电刷之间接有负载时，在电动势的作用下，电路中就产生一定方向的电 流。论文网

直流电机电刷之间的电动势表达式如下：

E  Ken

（2-1）

式中， E 是电动势（V）；是一对磁极的磁通（Wb）； n 是电枢转速(r/min)； Ke 是与电机 结构有关的常数。

直流电机的电磁力和电磁转矩是由电枢绕组中的电流和磁通 相互作用产生的。直流电 机的电磁转矩表达式如下：

T  KtIa

（2-2）

式中， T 是电磁转矩； Ia 是电枢电流； Kt 是与电机结构有关的常数， Kt 9.55K e 。 在电刷和换向器的作用下，电刷两端的直流电在线圈内部变成交流电，从而产生了单方

向的电磁转矩，驱动电机持续旋转。同时，旋转的线圈中也将感应产生电势 e ，其方向与线 圈中电流方向相反，故称为反电势[3]。

2.3 机械特性

图 2.3 展现了直流电动机的电势与转矩的关系。

图 2.3 他励直流电动机电路原理图

设 U 为直流电机的端电压，取U 、 Ea 、Ia 的实际方向作为正方向，可得电枢回路的电势

本科毕业设计说明书 第 7 页

平衡方程式为：