电机学 2.3 直流电机磁场

电机学

2.3 直流电机的磁场

磁场是电机实现机电能量转换的媒介。直 流电机中产生磁场的方式有两种，一种是永 久磁铁磁场，只在一些比较特殊的微电机中 采用；另一种是电磁铁磁场，是由套在主极 铁心上的励磁绕组通入电流产生的，称为励 磁磁场，一般电机都采用这种励磁形式。

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2.3.1 直流电机按励磁方式分类

他励直流电机 并励直流电机 串励直流电机 复励直流电机

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各种励磁方式的接线图

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2.3.2 直流电机空载磁场

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空载时电机中的磁场分布是对称的，磁通可以分 为两部分。其中绝大部分从主极铁心经气隙、电 枢，再经过相邻主极下的气隙和主极铁心，最后 经定子磁轭闭合，同时交链励磁绕组和电枢绕组 ，在电枢绕组中感应电动势，实现机电能量转换 ，称为主磁通；另一部分不穿过气隙进入电枢， 而是经过主极间的空气或定子磁轭闭合，不参与 机电能量转换，称为漏磁通。

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m

0

1 0

0

k

0

k

1

主极漏磁系数 (1.15~1.25)0

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主磁极

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无齿电枢表面的气隙磁密分布

B

(x) 0

F (x)0

'

B

(x) 0

F (x)0

'

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磁 化 曲 线

k F

' 0

F

'

1

F

Fe

F

'

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2.3.3 直流电机的电枢磁场

当电机有负载、电枢绕组中有电流通过 时，该电流也会在电机中产生磁场，称 之为电枢磁场。下面分析电刷放在几何 中性线和偏离几何中性线两种情况下的 两种电枢磁场。

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电 刷 在 几 何 中 性 线 上 时 的 电 枢 磁 场

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电刷在几何中性线上时的电枢磁场

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可见，当电刷放在几何中性线上时，电 枢磁动势的轴线也在几何中性线上，恰 与主极轴线正交(无论主极对数多少， 总是在空间上相差90°电角度，仅在p=1 时，电角度才与机械角度相等),故通 常称之为交轴电枢磁动势，其最大值记 为Faq。

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F F F

1 2 x N ai a N ai a x A x (x) ( ) a 2 Da Daa

A

2 = A a 2ax

aq

F

F B x H x x a 0 a 0

Ax0

x

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电刷偏离几何中性线的电枢磁场

F F

aq

A 2 Ab

b

ad

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综上可知，电刷偏离几何中性线后，电枢电流 除了产生交轴电枢磁动势之外，同时还出现了 直轴电枢磁动势。