直流電機結構

能夠將直流電能轉換為機械能或將機械能轉換為直流電能的機電裝置稱為直流電機。

如果直流電機將直流電能轉換為機械能，則稱為直流電動機。如果電機將機械能轉換為直流電能，則稱為直流發電機。直流電動機和直流發電機具有相似的結構。

典型的直流電機由以下主要部分組成：

• 機座或機架

• 電樞

• 勵磁系統

• 換向器

• 電刷

• 軸承

直流電機的示意圖如下所示：

現在讓我們更詳細地討論這些部件中的每一個。

機座或機架

機座是直流電機的外部框架。它由具有高磁導率和高機械強度的材料製成。在實踐中，直流電機的機座由鑄鋼製成。

直流電機的機座或機架具有以下主要用途：

• 它保護內部電機部件（如電樞、繞組、磁極等）免受機械損壞。

• 機座容納磁場系統。

• 它為工作磁通提供低磁阻路徑。

• 它透過軸承支撐轉子或電樞。

電樞

在直流電機（電動機或發電機）中，電樞是一個導體或線圈系統，可以在支撐軸承上自由旋轉。工作轉矩和電動勢是在電樞線圈中產生的。電樞由兩個主要部分組成，即電樞鐵芯和電樞繞組。

電樞鐵芯是一個實心圓柱體結構，由高磁導率的薄矽鋼片疊壓而成。在鐵芯的外圓周上切有槽，用於放置電樞繞組。

電樞繞組由銅線製成。直流電機的電樞繞組通常是模製繞組。根據電樞導體的端部連線方式，電樞繞組可以分為兩種型別，即疊繞組和波繞組。繞組型別決定了電機的電壓和電流額定值。對於疊繞組，電流流過的並聯支路數（A）等於電機中的磁極數（P）。另一方面，對於波繞組，並聯支路數（A）等於2。

勵磁系統

勵磁系統是直流電機的一部分，它在電機中產生工作磁通。它基本上是一個由直流電源勵磁的電磁體系統。在直流電機中，勵磁系統是電機的靜止部分，它固定在電機的機座或機架上。直流電機勵磁系統有三個主要部分，即磁極鐵芯、磁極靴和勵磁繞組。

磁極鐵芯由薄鋼片疊壓而成。磁極鐵芯的一端固定在機架上，另一端帶有磁極靴。磁極鐵芯承載勵磁繞組。

磁極靴是磁極鐵芯的突出部分，具有較大的橫截面積。磁極靴有助於使氣隙中的磁通均勻分佈，併為磁通提供低磁阻路徑。此外，它還支撐勵磁繞組。

勵磁繞組或勵磁線圈由銅線製成。勵磁繞組是模製繞組，並繞在磁極鐵芯上。當勵磁繞組由直流電源勵磁時，它們會變成電磁體，並在電機中產生磁通。

換向器

換向器是直流電機的重要部件之一。它基本上是機械整流器。它是一個圓柱形裝置，由銅製成。換向器的外圓周有V形槽，用於放置換向片。其中，換向片是插入槽中的銅條。這些換向片由雲母相互絕緣。換向器安裝在直流電機軸上的電樞一側。電樞導體透過銅連線片連線到換向片。

換向器執行以下兩個主要功能：

• 在直流發電機中，它從電樞導體收集電流。在直流電動機中，它向電樞導體供電。

• 它在電刷的幫助下將電樞中的交流電轉換為外部電路中的單向電流，反之亦然。

電刷

電刷用於與旋轉的換向器建立電氣連線。它們從運動的換向器收集（或向其供電）電流。電刷通常由碳製成。它們安裝在電刷架中，並透過彈簧壓力與換向器表面接觸。

軸承

軸承用於直流電機中以減少摩擦損耗。因此，直流電機中軸承的主要功能是以最小的摩擦支撐電機軸。在直流電機中，常用滾珠軸承或滾子軸承。