圖9-1是直流電動(dòng)機(direct current motor)的結構原理圖。圖中N極和S極是一對固定不動(dòng)的磁極,用以產(chǎn)生所需要的磁場(chǎng)。 除容量很小的電動(dòng)機是用永久磁鐵做成磁極外,對于容量較大一些的電動(dòng)機,磁場(chǎng)都是由直流勵磁電流通過(guò)繞在磁極鐵心上的勵磁繞組產(chǎn)生。為了使圖面清晰起見(jiàn),圖中只畫(huà)出了磁極的鐵心,沒(méi)有畫(huà)出勵磁繞組。在N極和S極之間有一個(gè)可以繞軸旋轉的繞組,直流電動(dòng)機的這一部分稱(chēng)為電樞。 實(shí)際電動(dòng)機中的電樞繞組嵌放在鐵心槽內,電樞繞組中的電流稱(chēng)為電樞電流,圖中只畫(huà)出了代表電樞繞組的一個(gè)線(xiàn)圈,沒(méi)有畫(huà)出電樞鐵心。線(xiàn)圈兩端分別與兩個(gè)彼此絕緣而且與線(xiàn)圈同軸旋轉的銅片連接,銅片上又各壓著(zhù)一個(gè)固定不動(dòng)的電刷。

如圖9-1所示那樣將電樞繞組通過(guò)電刷接到直流電源上,繞組的轉軸與機械負載相連,這時(shí)便有電流從電源的正極流出,經(jīng)電刷A流人電樞繞組,然后經(jīng)電刷B流回電源的負極。在圖9-1(a)所示位置上,線(xiàn)圈的ab邊在N極下,cd邊在S極下,電樞繞組中的電流沿著(zhù)a一b-+c-d的方向流動(dòng)。電樞電流與磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁力F,其方向可用左手定則來(lái)判斷。這一對電磁力所形成的電磁轉矩使電動(dòng)機逆時(shí)針?lè )较蛐D。麗尋遜佩餐潛習當電樞繞組的ab邊轉到了 S極下,cd邊轉到了 N極下,如果線(xiàn)圈中電流的方向仍然不變,那么作用在這兩個(gè)線(xiàn)圈邊上的電磁力和電磁轉矩的方向就會(huì )與原來(lái)的方向相反,電動(dòng)機便無(wú)法旋轉。為此,必須改變電樞繞組中電流的方向,這一任務(wù)由連接在線(xiàn)圈兩端的銅片和電刷來(lái)完成。從圖9-1(b)中可以看到,由于原來(lái)與電刷A相接觸的線(xiàn)圈a端的銅片現在已改成與電刷B接觸,而原來(lái)與電刷B相接觸的線(xiàn)圈d端的鋼片現在已改成與電刷A接觸,因而電樞繞組中的電流變成沿d一c一b-a的方向流動(dòng)。利用左手定則判斷出:電磁力及電磁轉矩仍然使電動(dòng)機逆時(shí)針旋轉。

由此可見(jiàn),在直流電動(dòng)機中,為了產(chǎn)生方向始終如一的電磁轉矩,外部電路中的直流電流必須改變成電動(dòng)機內部的交流電流,這一過(guò)程稱(chēng)為電流的換向。換向用的銅片稱(chēng)為換向片?；ハ嘟^緣的換向片組合的總體稱(chēng)為換向器。

在電磁轉矩的作用下,電動(dòng)機拖動(dòng)生產(chǎn)機械沿著(zhù)與電磁轉矩相同的方向旋轉時(shí),電動(dòng)機向負載輸出機械功率。 與此同時(shí),由于電樞繞組旋轉,線(xiàn)圈ab和cd邊切割磁場(chǎng)線(xiàn)產(chǎn)生了感應電動(dòng)勢。根據右手定則,其方向與電樞電流的方向相反,故稱(chēng)反電動(dòng)勢。 電源只有克服這一反電動(dòng)熱才能向電動(dòng)機輸出電流。因此,電動(dòng)機向機械負載輸出機械功率的同時(shí),電源卻向電動(dòng)機輸出電功率?？梢?jiàn),在這種情況下,電動(dòng)機起看將電能轉換成機械能的作用,也就是說(shuō),電動(dòng)機作為電動(dòng)機運行。