直流電動機
CH8直流電動機之原理
CH9直流電動機之構造
二甲31楊智鈞
CH12直流電動機之耗損及效率
CH10直流電動機之一般性質
CH11直流電動機之分類、特性及運用
電動機動作原理
電流進入線圈後與磁場作用，整個線圈產生順時針旋轉的趨向
這種趨向，稱為轉矩T（torque），常用單位為牛頓 - 公尺（N-m）
直流電動機單一線圈運轉
2.線圈順時針旋轉至與磁場方向成「45度位置」
3.線圈平面與磁場方向垂直「90度位置」
1.線圈平面與磁場方向平行「0度位置」
4.線圈順時針旋轉至與磁場方向成「135度位置」
5.線圈平面與磁場方向平行「180度位置」
因T=2Fr，轉具最大
因T=F'r（F'=Fcosθ），轉具下降
⭐因F'=Fcos90°=0，轉具T=0，需依靠慣性離開（磁中性面）
轉具大小與「45度位置」相同
轉具大小與「0度位置」相同
轉具公式
T=2FrcosθT（θT=線圈平面與磁力線夾角）
電樞反映對策
電樞反映現象
形成
電刷移位的影響
電樞磁場
合成磁場
主磁場
主磁場磁動勢與極軸：平行
主磁場磁動勢與與機械中性面：垂直
電樞電流產生的磁場稱為電樞磁場
1.磁極的前極尖處，電樞磁場與主磁場方向相同=種磁通量增加
改良結構、增加電樞磁路磁阻
增設繞組
2.增加磁極尖部的空氣隙
1.裝設補償繞組
2.中間極法
裝在主磁極極面上特設槽內，與電樞繞組串聯，但電流相反
電動機中間極、主磁極之極性相同
3.磁極鐵心採用單極尖的薄片
1.增加主磁極數目
4.愣德爾磁極法
耗損
銅損
（電阻損）
鐵損
銅損大小與通過電流平方成正比
1.磁滯損
耗損影響
2.渦流損
磁滯損與滯迴線面積成正比
在鐵心中加矽可降低磁阻
因切割磁通感應，引發渦流在鐵心流動
鐵心採用絕緣薄片疊製，可有效降低渦流損
2.效率降低、電費增加
1.溫度上升、絕緣劣化
1.損耗轉變成熱能，導致運轉時溫度上升
材料與設計影響電能，電能越高負擔電費越高， 效率越低
2.絕緣材料，隨著溫度上升電阻下降
效率
定義
分類
輸出功率/輸入功率 •100%
公定
實測
公式：輸入功率(Pin) - 損耗功率(Ploss)=機械功率(Po)
因為設備因素，適用於測量小型電機
大型電機因沒有適合的動力計來
測量，所以以易測量的方式去計算
2.磁極的後極尖處，電樞磁場與主磁場方向相反=種磁通量削弱
3.因主磁場磁動勢受電樞磁動勢干擾，使得磁中性面不停留在機械中性面
2.磁中性面逆著旋轉方向偏移
3.交磁效應：使得合成磁場發生畸斜，造成換向困難
1.前極尖磁通增多，後極尖磁通減少
4.去磁效應：使得總磁通量減少，造成電動機轉矩降低，轉速上升
反電勢的形成
電樞導體應電勢電流方向，與外
加電流方向相反，產生反電勢
轉速與反電勢的關係
反電勢的影響
1.限制電樞電流
轉速與反電勢成正比，與磁通成反比
2.產生機械功率
無載時，轉速較高，所消耗的電能及損失很小
輸入功率扣除電樞繞組銅損後，可得內生功率或電磁功率
直流電動機特性
分激式
串激式
外激式
轉矩特特：轉速隨著負載增加而些微下降，視為恆定速率
轉矩特性：轉速隨著負載增加而些微下降，視為恆定速率
轉矩特性：輕載磁通未飽和時，轉矩與電樞電流成正比
重載磁通飽和時，轉矩特性曲線成直線
轉速特性：轉矩與電樞電流成正比
應用：精密轉速控制的機械上
轉速特性：轉矩與電樞電流成正比
應用：用在恆定速率或調整速率小的場所
轉速特性：1.無載：轉速極高
2.負載增加：轉速快速下降，特性曲線成一條雙曲線
3.負載持續增加：轉速緩慢降低，特性曲線成直線
應用：高速轉動的電器用品
重要特性：在無載或輕載狀態發生
磁場斷路，電動機會立即快速旋轉
重要特性：無載與滿載時轉速差距大，
速率調整率很高，被稱為變速電動機
複激式
轉矩特性：1.積複激：上升幅度介於分激式與串激式之間
2.差複激：轉矩隨負載增加呈現先升後降的曲線
轉速特性：1.積複激：產生的磁場方向相同
2.差複激：產生的磁場方向不同
應用：需要大起動轉矩或是負載可能變輕的場所
重要特性：1.積複激：轉速、轉矩介於分激式與串激式之間
2.差複激：（1）負載越大，轉速越快
（2）轉矩隨負載先升後降，非常不穩定
直流電動機構造
主要分成兩大類，定子與轉子
直流電機的不同
定子
轉子
磁極鐵心與繞組
機殼（場軛）
軸承
電刷
端蓋
轉軸
電樞繞組
電樞鐵心
換向器
1.能量的轉移
2.電流的方向
3.電刷的功能
4.換向器的功能
直流電動機
直流電動機
直流電動機
直流電動機
直流發電機
直流發電機
直流發電機
直流發電機
將直流電轉變成機械能
將機械能轉變成直流電能
電流關係：分成磁場電流=電樞電流+輸入或線路電流
電流關係：電樞電流=分成磁場電流+負載電流
電源所供應的直流電流，傳遞給換向器
電樞換向後的直流電流，傳遞給負載使用
將電刷傳遞進來的直流電轉換成交流電，提供電樞繞組使用
將電樞繞組的旋轉過程，感應產生交流電轉換成直流電