2.1 直流电动机的结构
国产Z2及Z4系列直流电动机的外形如图2.1所示，其中Z4系列直流电动机上部为给电动机进行冷却用的骑式鼓风机。直流电动机的内部结构如图2.2所示，四极直流电动机的径向截面如图2.3所示。
图2.1 直流电动机的外形
图2.2 直流电动机的内部结构
图2.3 四极直流电动机的径向截面
直流电动机主要由定子和转子两大部分组成，在定子和转子之间还有一定大小的间隙（称气隙）。下面介绍直流电动机各主要零部件的结构及作用。
1.定子
直流电动机定子的作用是产生磁场和作为电动机的机械支撑。主要由主磁极、机座、换向磁极、电刷装置、端盖和轴承构成，如图2.4所示。
图2.4 定子结构
（1）主磁极。主磁极的作用是产生主磁场，永磁式直流电动机的主磁极直接由不同极性的永久磁体组成。励磁式直流电动机的主磁极则由主磁极铁芯和主磁极绕组两部分组成，如图2.5所示。
图2.5 主磁极结构
① 主磁极铁芯。主磁极铁芯作为电动机磁路的一部分，由于电枢在旋转时，电枢铁芯上的槽与齿相对于主磁极铁芯在不断地变化，即磁路的磁阻在不断变化，从而在主磁极铁芯中将引起涡流损耗，为减小此损耗，主磁极铁芯一般用1～1.5mm薄钢板冲制成型后，再用铆钉铆紧成一个整体，最后用螺钉固定在机座上。主磁极铁芯柱体部分称为极身，靠近气隙一端较宽的部分称为极靴，极靴沿气隙表面处做成弧形，使气隙磁通密度分布更为合理。极靴与极身交界处形成一个突出的肩部，用于支撑主磁极绕组。
② 主磁极绕组。小型电动机的主磁极绕组通常用绝缘铜线制成一个集中的线圈，经过绝缘处理，套在磁极铁芯外面。当主磁极绕组通入直流电流后，铁芯中即产生励磁磁动势及其磁通，并在气隙中建立励磁磁场。
主磁极总是N、S两极成对出现。各主磁极的励磁绕组通常相互串联，连接时要能保证相邻磁极的极性N、S交替排列。
（2）换向磁极。换向磁极又称附加极，它装在两个主磁极之间，起到改善直流电动机换向的作用，一般电动机容量超过1kW时应安装换向磁极。换向磁极由换向磁极铁芯和换向磁极绕组构成。换向磁极的铁芯比主磁极的铁芯简单，大多用整块钢加工而成，其上放置换向磁极绕组，换向磁极绕组一般也用圆铜线或扁铜线绕制而成，经绝缘处理后套在换向磁极铁芯上，最后用螺钉将换向磁极固定在机座内壁。其结构如图2.6所示。
图2.6 换向磁极结构
（3）机座。因为机座起导磁作用，所以机座是主磁路的一部分，被称为定子铁轭；另外，主磁极、换向磁极及端盖均固定在机座上，机座也起支撑作用。机座一般为铸钢件，小功率的直流电动机机座也可用无缝钢管加工而成。
（4）电刷装置。电刷装置的作用是通过电刷与换向器表面之间的滑动接触，把电枢绕组中的电流引入或引出。电刷装置一般由电刷、刷握、刷杆、刷杆座等部分组成，如图2.7所示。对电刷的要求是既要有良好的导电性能，又要有好的耐磨性，因此电刷一般用石墨粉压制而成。电刷放置在电刷盒内，并用弹簧把电刷压紧在换向器上。电刷盒是刷握的主要部分，刷握固定在刷杆上，刷杆则固定于刷杆座上，成为一个整体部件。
图2.7 电刷装置
【工程经验】更换电刷的注意事项
由于不同型号的电刷硬度和电流密度不同，因此整台电机必须使用同种型号的电刷，最好是同批产品。在更换双拼电刷时，务必注意其前后次序，斜面一致，防止因电刷跳动而影响换向。更换单个电刷可以不经修磨直接投入使用，但如果同一刷臂上有两只以上电刷需要更换，则必须用砂纸修磨，使其与换向器接触面不小于75%。如有特殊原因必须全部更换，则经修磨后还需要在电机投入运行前用不大于20%的额定转速空载运行2h。
（5）前、后端盖。前、后端盖用来安装轴承和支撑整个转子重量，一般为铸钢件。前、后端盖利用螺钉固定在机座两侧。
2.转子
直流电动机的转子又称电枢，它是电动机的旋转部分。由电枢铁芯、电枢绕组、换向器、转轴和风扇等部分组成，如图2.8所示。
图2.8 转子的结构
（1）电枢铁芯。电枢铁芯是电动机主磁路的一部分，同时对放置在铁芯槽内的电枢绕组起支撑作用。由于电枢铁芯不断地在磁极下旋转，使通过电枢铁芯中的磁通大小及方向也都在不断地变化，因此电枢铁芯将产生磁滞及涡流损耗。为了减小磁滞及涡流损耗，电枢铁芯一般用0.35～0.5mm厚、表面具有绝缘层的硅钢片叠压而成，在硅钢片的外圆冲有均匀分布的铁芯槽，用于嵌放电枢绕组，如图2.9所示。
图2.9 电枢铁芯
（2）电枢绕组。电枢绕组的作用是产生感应电动势和通过电流，实现机电能量的相互转换。电枢绕组通常都用圆形（用于小容量的电动机）或矩形（用于大、中容量的电动机）截面的导线绕制而成，再按一定的规律嵌放在电枢铁芯槽内，如图2.10所示，并利用绝缘材料进行线匝之间及整个电枢绕组与电枢铁芯之间的绝缘处理。为了防止电枢旋转时由于离心力而使绕组飞散出来，槽口处需用绝缘材料做成槽楔将绕组压紧。伸出槽外的绕组端接部分，用无纬玻璃丝带绑紧。绕组端头则按一定规则嵌放在换向器铜片的升高片槽内，并焊牢成为一个完整的电枢。
图2.10 电枢绕组在槽中的放置
（3）换向器。换向器又称为“铜头”，其作用是机械整流。在直流电动机中，它将外加的直流电流转变为绕组中的交变电流以使电动机旋转。换向器的结构如图2.11所示。换向器由许多换向片组成，换向片采用导电性能好、硬度大、耐磨性能好的紫铜或铜合金制成，靠近电枢绕组一端的换向片与绕组引出线相焊接。换向片凸起的一端称为升高片，用于与电枢绕组端头相连，换向片下部做成燕尾形，利用绝缘套筒、V形钢环及螺旋压圈将换向片、云母片紧固成一个整体，相邻换向片间以0.6～1.2mm厚的云母片作为绝缘，最后用螺旋压圈压紧。
图2.11 换向器的结构
1-换向片；2-云母片；3-V形云母套筒；4-V形钢环；5-钢套；6-绝缘套筒；7-螺旋压圈
（4）转轴。转轴的作用是用来传递转矩。为了使直流电动机能安全、可靠地运行，转轴一般用合金钢锻压加工而成。
（5）风扇。风扇用来降低电动机在运行中的温升。