直流电动机的工作原理

直流电机一般是指直流电动机。

一、直流电机的优缺点直流电动机的主要特点是调速范围广、调速的平滑性好；其次是它的启动转矩较大。

直流电机的缺点：一是制造工艺复杂，生产成本高；二是直流电机在运行时由于电刷与换向器之间易产生火花，因而运行可靠性差，维护困难。

二、直流电机的转动原理直流电动机主要由定子和转子两部分组成。

如上图所示是直流电机的结构示意图。

其中图b)的电流方向是：A--a--b--c--d--B；图c)的电流方向是：A--d--c--b--a--B。

图中N、S为直流电机定子主磁极，主磁极上绕有励磁绕组。

线圈abcd装在可转动的圆柱形铁芯上，合称电枢，线圈称为电枢绕组。

与电枢绕组两端相连的是两个彼此绝缘的圆弧形铜片，即换向片。

电刷是固定不动的，而换向片随电枢一起转动，以此保证在电源极性不变的前提下，电枢绕组所受的电磁力始终维持电枢沿某一方向转动。

直流电机是通过将电能转化为机械能，通过运转提供动力源。

不少产品需求较大的启动扭矩，直流电机有高扭矩特性，能应用在扭矩大的产品，并且电机的转速可以调整、适应负载，所以直流电机一直应用非常广泛。

[ 直流电机工作原理图 ]影响直流电机性能的主要因素主要有两点，一是输入电压，另外一个是温度；简单来说，电压调节不要超出额定工作电压范围；如直流电机的温度过高会烧毁电机，除环境因素外，电压过高也会导致电机温度过高。

直流电机性能曲线1、空载转速（No）:直流电机在额定电压下无负载运行时的测得的转速，单位为RPM（转每分钟）；2、空载电流（Io）：直流电机在额定电压下无负载运行时，在电机两端子间测得的输入 电流，单位A（安倍）；3、堵转电流（Is）：直流电机在额定电压下运行，因负载导致电机停转时瞬间测得的电流，单位A（安倍）；4、堵转扭矩（Ts）：直流电机在额定电压下运行，因负载导致电机停转时瞬间测得的最大转矩，单位gf.cm（克.厘米）；直流电机的性能曲线以输出转矩为横坐标，以转速、电流、效率及转出功率为纵坐标，相应的曲线：转速曲线N、电流曲线I、效率曲线N、输出功率曲线P，如下图所示：[ 直流电机性能曲线图 ]直流电机产生的扭矩与转速是相互影响的，这是直流电机的基本特性，转速与扭矩呈线性关系。

这常用作计算空载转速和起动扭矩。

[ 扭矩与转速 ][ 转速与功率 ]直流电机另外一个重要特性是扭矩与电流的关系，电流和电机扭矩呈线性关系，用来计算空载电流和转子静止时的电流（起动电流）如图。

[ 扭矩与电流关系图 ]直流电机效率效率=机械输出功率÷电机输入功率，输出功率和输入功率随着转速的变化而变化，给定的转速大于空载速度的50%时可获得最大效率。

减速传动效率：直流电机配置减速箱以后输出转矩的效率大小受轴承、齿轮的摩擦力以及润滑条件的影响。

经过一级传动的齿轮减速箱效率为90%，二级传动的效率是81%，减速比越大，其传动级数越多，其传动效率就越低。

减速电机明显提升负载能力，一般齿轮减速器的减速比1：200，行星齿轮减速箱的减速比可达到1：4500。

附录：（表一）直流减速电机类型性能对比：（表二）力矩单位制：