直流电动机的基本工作原理是什么(简单地理解直流电动机的工作原理)

直流电动机将电能转换为机械能,主要是基于一个基本的定理——安培定理,其公式如下:

F=Bli………………………………… (1)

这个定理主要阐述了载流导体在磁场中所受到的力。

在永磁式直流电动机中,永磁铁安装在定子上,即挨着机械外壳,属于不转动的部分。通电线圈位于转子上,属于电枢绕组,即电能和机械能转换的枢纽绕组。我们将直流电动机垂直于径向切开,如下图所示:

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图1和图2 径向切开图

图1中,圆圈示意为定子,定子磁场极对数为1,上面是N极,下面是S极,磁场从上往下,形成一个闭合的路径。导体1和2位于转子上,图1时刻,导体1电流往里流,导体2的电流往外流,此时,可以看到,导体2受到向右的力f,导体1受到向左的力f。由于导体位于转子上,因此,如果这个力f足够大,大到可以克服转轴的摩擦力和其他阻止其转动的力后,转子就可以逆时针转动。

图2时刻为转子旋转180度电角度之后的受力情况,很明显,与图1相比,导体1和2的电流方向已经发生了改变。在图2位置,再逆时针旋转90度之后,如果还需要让转子沿着同一个方向转动,就需要改变1号和2号导线的电流方向。

在直流电动机中,改变转子线圈(电枢绕组)的电流方向需要一个叫换向器的装置,如图3所示。这种机械上的巧妙设计,即可完美实现导线旋转在不同位置时候电流方向的改变,即换向。

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图3 直流电动机工作原理图

我们回过头看公式1,在电气上,使用者可以通过控制磁场B、导体长度l以及导体电流i,即可控制电枢绕组的受力。根据牛顿第二定律可知,控制了力,就可控制被控对象的运动规律。

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关键词:
直流电动机

原标题:直流电动机的基本工作原理是什么(简单地理解直流电动机的工作原理)