圖9-1是直流電動機(jī)(direct current motor)的(de)結構原理(lǐ)圖。圖中N極和(hé)S極是一(yī)對固定不動的(de)磁極,用以産生所需要的(de)磁場。 除容量很小的(de)電動機(jī)是用永久磁鐵做(zuò)成磁極外,對于容量較大一(yī)些的(de)電動機(jī),磁場都是由直流勵磁電流通過繞在磁極鐵心上的(de)勵磁繞組産生。為(wèi)了使圖面清晰起見,圖中隻畫出了磁極的(de)鐵心,沒有(yǒu)畫出勵磁繞組。在N極和(hé)S極之間有(yǒu)一(yī)個可(kě)以繞軸旋轉的(de)繞組,直流電動機(jī)的(de)這一(yī)部分稱為(wèi)電樞。 實際電動機(jī)中的(de)電樞繞組嵌放在鐵心槽內(nèi),電樞繞組中的(de)電流稱為(wèi)電樞電流,圖中隻畫出了代表電樞繞組的(de)一(yī)個線圈,沒有(yǒu)畫出電樞鐵心。線圈兩端分别與兩個彼此絕緣而且與線圈同軸旋轉的(de)銅片連接,銅片上又各壓着一(yī)個固定不動的(de)電刷。

如(rú)圖9-1所示那樣将電樞繞組通過電刷接到直流電源上,繞組的(de)轉軸與機(jī)械負載相連,這時便有(yǒu)電流從電源的(de)正極流出,經電刷A流人電樞繞組,然後經電刷B流回電源的(de)負極。在圖9-1(a)所示位置上,線圈的(de)ab邊在N極下,cd邊在S極下,電樞繞組中的(de)電流沿着a一(yī)b-+c-d的(de)方向流動。電樞電流與磁場相互作用産生電磁力F,其方向可(kě)用左手定則來判斷。這一(yī)對電磁力所形成的(de)電磁轉矩使電動機(jī)逆時針方向旋轉。麗尋遜佩餐潛習當電樞繞組的(de)ab邊轉到了 S極下,cd邊轉到了 N極下,如(rú)果線圈中電流的(de)方向仍然不變,那麽作用在這兩個線圈邊上的(de)電磁力和(hé)電磁轉矩的(de)方向就會與原來的(de)方向相反,電動機(jī)便無法旋轉。為(wèi)此,必須改變電樞繞組中電流的(de)方向,這一(yī)任務由連接在線圈兩端的(de)銅片和(hé)電刷來完成。從圖9-1(b)中可(kě)以看到,由于原來與電刷A相接觸的(de)線圈a端的(de)銅片現在已改成與電刷B接觸,而原來與電刷B相接觸的(de)線圈d端的(de)鋼片現在已改成與電刷A接觸,因而電樞繞組中的(de)電流變成沿d一(yī)c一(yī)b-a的(de)方向流動。利用左手定則判斷出:電磁力及電磁轉矩仍然使電動機(jī)逆時針旋轉。

由此可(kě)見,在直流電動機(jī)中,為(wèi)了産生方向始終如(rú)一(yī)的(de)電磁轉矩,外部電路中的(de)直流電流必須改變成電動機(jī)內(nèi)部的(de)交流電流,這一(yī)過程稱為(wèi)電流的(de)換向。換向用的(de)銅片稱為(wèi)換向片。互相絕緣的(de)換向片組合的(de)總體稱為(wèi)換向器。

在電磁轉矩的(de)作用下,電動機(jī)拖動生産機(jī)械沿着與電磁轉矩相同的(de)方向旋轉時,電動機(jī)向負載輸出機(jī)械功率。 與此同時,由于電樞繞組旋轉,線圈ab和(hé)cd邊切割磁場線産生了感應電動勢。根據右手定則,其方向與電樞電流的(de)方向相反,故稱反電動勢。 電源隻有(yǒu)克服這一(yī)反電動熱才能向電動機(jī)輸出電流。因此,電動機(jī)向機(jī)械負載輸出機(jī)械功率的(de)同時,電源卻向電動機(jī)輸出電功率。可(kě)見,在這種情況下,電動機(jī)起看将電能轉換成機(jī)械能的(de)作用,也就是說,電動機(jī)作為(wèi)電動機(jī)運行(xíng)。