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旋转电机的基本结构及功能分析

旋转电机的基本结构及功能分析

12121257 徐逍机自学院一.基本简介:

旋转电机是依靠电磁感应原理而运行的旋转电磁机械,用于实现机械能和

电能的相互转换。发电机从机械系统吸收机械功率,向电系统输出电功率;电

动机从电系统吸收电功率,向机械系统输出机械功率。

旋转电机有直流电机与交流电机两大类,交流电机又有同步电机与异步电

机之分,同步电机又可分为同步发电机与同步电动机。异步电动机按相数不同,可分为三相异步电动机和单相异步电动机;按其转子结构不同,又分为笼型和

绕线转子型,其中笼型三相异步电动机因其结构简单、制造方便、价格便宜、

运行可靠,在各种电动机应用最广、需求量最大。由于旋转电机的种类太多,

无法一一介绍,下面将主要介绍直流电机。

二.基本结构:

直流电机由静止的定子和旋转的转子两大部分组成,在定子和转子之间

有一定大小的间隙(称气隙),如下图所示。

旋转电机的基本结构及功能分析

1-直流电机总成;2-后端盖;3-通风机;4-定子总成;

5-转子(电枢)总成;6-电刷装置;7-前端盖

1.定子:

直流电机定子的作用是产生磁场和作为电机的机械支撑。主要由机座、主磁极、换向极和电刷装置等组成。

(1)机座

机座兼起机械支撑和导磁磁路两个作用。它既用来作为安装电机所有零件的外壳,又是联系各磁极的导磁铁轭。机座通常为铸钢件,也有采用钢板焊接而成的。

(2)主磁极

主磁极是一个电磁铁,如下图所示,由主极铁心和主极线圈两部分组成。主极铁心一般用1-1.5mm厚的薄钢板冲片叠压后再用铆钉铆紧成一个整体。小型电机的主极线圈用绝缘铜线(或铝线)绕制而成,大中型电机主极线圈用扁铜线绕制,并进行绝缘处理,然后套在主极铁心外面。整个主磁极用螺钉固定

在机座内壁。

旋转电机的基本结构及功能分析

1-机座;2-主极螺钉;3-主极铁心;

4-框架;5-主极绕组;6-绝缘垫衬

(3)换向极

换向极又称为附加极,它装在两个主极之间,用来改善直流电机的换向。换向极由换向极铁心和换向极线圈构成。换向极铁心大多用整块钢加工而成。但在整流电源供电的功率较大电机中,为了更好地改善电机换向,换向极铁心也采用叠片结构。换向极线圈与主极线圈一样也是用圆铜线或扁铜线绕制而成,经绝缘处理后套在换向极铁心上,最后用螺钉将换向极固定在机座内壁。

(4)电刷装置

电刷装置的作用是通过电刷与换向器表面的滑动接触,把转动的电枢绕组与外电路相连。电刷装置一般由电刷、刷握、刷杆、刷杆座等部分组成,如下图所示。电刷一般用石墨粉压制而成。电刷放在刷握内,用弹簧压紧在换向器

上,刷握固定在刷杆上,刷杆装在刷杆座上,成为一个整体部件。

旋转电机的基本结构及功能分析

1-刷杆座;2-弹簧;3-刷杆;4-电刷;5-刷握;6-绝缘杆

2.转子:

转子又称电枢,主要由转轴、电枢铁心、电枢绕组和换向器等组成。

(1)转轴

转轴的作用是用来传递转矩,一般用合金钢锻压而成。

(2)电枢铁心

电枢铁心是电机磁路的一部分,也是承受电磁力作用的部件。当电枢在磁

场中旋转时,在电枢铁心中将产生涡流和磁滞损耗,为了减小这些损耗的影响,电枢铁心通常用0.5mm厚的电工钢片迭压而成,电枢铁心固定在转子支架或转轴上。电枢铁心冲片如下图所示,沿铁心外圈均匀地分布有槽,在槽内嵌放电

枢绕组。

旋转电机的基本结构及功能分析

1-电枢铁心;2-换向器;3-绕组元件;4-铁心冲片

(3)电枢绕组

电枢绕组的作用是产生感应电势和通过电流产生电磁转矩,实现机电能量转换。它是直流电机的主要电路部分。电枢绕组通常都用圆形或矩形截面的导线绕制而成,再按一定规律嵌放在电枢槽内,上下层之间以及电枢绕组与铁心之间都要妥善地绝缘。为了防止离心力将绕组甩出槽外,槽口处需用槽楔将绕组压紧,伸出槽外的绕组端接部分用无纬玻璃丝带绑紧。绕组端头则按一定规律嵌放在换向器钢片的升高片槽内,并用锡焊或氩弧焊焊牢。

(4)换向器

换向器的作里是机械整流,即在直流电动机中,它将外加的直流电流逆变成绕组内的交流电流;在直流发电机中,它将绕组内的交流电势整流成电刷两端的直流电势。换向器的结构如下图所示。换向器由许多换向片组成,换向片间用云母片绝缘。换向片凸起的一端称升高片,用以与电枢绕组端头相连,换向片下部作成燕尾形,利用换向器套筒、V形压圈及螺旋压圈将换向片、云母片紧固成一个整体。在换向片与换向器套筒、压圈之间用V形云母环绝缘,最后将换向器压装在转轴上。

旋转电机的基本结构及功能分析

1-螺旋压圈;2-换向器套筒;3-V 形压圈;4-V 形云母环;5-换向铜片;6-云母片。

三.性能指标:

1.额定功率:额定功率指电机按规定的工作方式运行时,所能提供的输出功率。作为发电机额定功率是指接线端子处的输出功率;作为电动机额定功率是指电动机转轴的有效机械功率。单位为千瓦(kw )。额定功率、额定电压和额定电流的关系为:

发电机: N N N I U P =

电动机: N N N N I U P η=

2.额定电压:额定电压指在额定输出时电机接线端子间的电压。单位为伏(V )。

3. 额定电流:额定电流指电机按照规定的工作方式运行时,电机绕组允许流过的最大安全电流。单位为安(A )。

4. 额定转速:额定转速指电机在额定电压、额定电流和额定输出功率时,电机的旋转速度。单位为转/分(r/min )。

此外,还有工作方式、励磁方式、额定励磁电压、额定温升、额定效率等。

额定值是选用或使用电机的主要依据,一般希望电机按额定值运行。但实

际上,电机运行时的各种数据可能与额定值不同,它们由负载的大小来确定。

若电机的电流正好等于额定值,称为满载运行;若电机的电流超过额定值,称

为过载运行;若比额定值小得多,称为轻载运行。长期过载运行将使电机过热,降低电机寿命甚至损坏;长期轻载运行使电机的容量不能充分利用。两种情况

都将降低电机的效率,都是不经济的。故在选择电机时,应根据负载的要求,

尽可能使电机运行在额定值附近。

四.总结:

旋转电机在我们日常生活中处处可见,所以了解旋转电机的基本结果和功

能是很有必要的一件事。通过这一次的学习,让我对旋转电机的有了更深一层

次的了解。对我以后的学习有着很大程度的帮助。