起动机用直流电动机教案

课题：第二节 起动机用直流电动机教学目的及要求：a) 理解起动机用直流电动机的工作原理b) 掌握起动机用直流电动机的组成c) 了解起动机用直流电动机的特性教学重难点：a) 理解起动机用直流电动机的工作原理b) 掌握起动机用直流电动机的组成教学方法：讲授法、任务驱动法教具： 起动机、多媒体教学内容及实施过程一、导入新课各种普通起动机的结构大同小异，外形如图3-1所示。 图3-1 普通起动机实物图 它主要由直流电动机、传动机构和控制装置三部分组成。起动发动机时，通过操纵控制装置即开关，将直流电动机产生转矩，经传动机构传递给曲轴，带动发动机。今天我们主要学习起动机的直流电动机。二、讲解本次授课的具体内容第二节 起动机用直流电动机直流电动机1.直流电动机的结构直流电动机主要由壳体、磁极、电枢、换向器和电刷组件等部分组成,如图3-1。它能将电能转换为机械能，产生转矩带动发动机曲轴，起动发动机。一般均采用直流串励式电动机。串励是指电枢绕组与磁场绕组串联。（1）磁极磁极的作用是产生电枢转动时所需要的磁场，它由固定在机壳上的磁极铁心和磁场绕组组成。如图3-2。为了增大起动机的电磁转矩，磁极一般有四个或六个。四个激磁绕组的连接方式有两种：一种是四个绕组串联后再与电枢绕组串联，如图 33 a)所示，另一种是两个绕组先串联后并联，然后再与电枢绕组串联，如图33 b)所示。目前普遍采用后一种连接方式，无论采用哪一种连接方式，其激磁绕组通电产生的磁极必须N、S极相间排列。 图3-2 直流电动机结构图（2）电枢图3-4所示为电枢总成，由外圆带槽的硅钢片叠成的铁心和电枢绕组组成，磁场绕组和电枢一般采用矩形断面的裸铜线绕制。换向器装在电枢轴上，它由许多换向片组成。换向片嵌装在轴套上，各换向片之间均用云母绝缘。（3）电刷电刷和换向器配合作用。它主要用来连接磁场绕组和电枢绕组的电路，并使电枢轴上的电磁力矩保持固定方向。电刷装在端盖上的电刷架上，电刷弹簧使电刷与换向片之间具有适当的压力，以保持配合，如图3-5所示。 以四磁极电动机为例，其中两个电刷与机壳绝缘，电流通过这两个电刷进入电枢绕组，另外两个为搭铁电刷，通过电枢绕组的电流使这两个电刷搭铁。图3-3 激磁绕组连接方式 图3-4 电枢结构图图3-5 电刷组件结构图（4）机壳机壳是电动机的磁极和电枢的安装机体, 其中一端有4个检查窗口,便于进行电刷和换向器的维护，同时起动机的电磁开关也安装在机壳上,其上有一绝缘接线端, 是电动机电流的引入线。2、直流电动机的工作原理直流电动机的基本工作原理是：通电的导体在磁场中会受电磁力的作用, 电磁力的方向遵循左手定则,如图3-6所示,两片换向片分别与环状线圈的两端连接,电刷一端与两片换向器片相接触,另一端分别接蓄电池的正极和负极。在线圈旋转过程中，环状线圈电流方向为：蓄电池正极正电刷换向片线圈换向片负电刷蓄电池负极。由于电刷位置不变，换向器片随环状线圈一起运转，使环状线圈的电流方向交替变化。根据左手定则可知：环状线圈在电磁力矩作用下将一直按同一方向转动。由于一个线圈产生转矩太小，且转速不稳定，因此实际上，电动机电枢采用多匝线圈，换向片数也随线圈数量的增多而相应增加。图3-6 直流电动机工作原理图3.直流电动机的工作特性直流串励式电动机的力矩 M、转速n和功率P随电枢电流变化的规律称为直流串励式电动机的特性。图3-7为直流串励式电动机的特性曲线,其中曲线M、n和P分别代表力矩特性、转速特性和功率特性。 图3-7 直流电动机的特性1）力矩特性在起动机起动的瞬间,电枢转速为零,电枢电流达到最大值,力矩也相应达到最大值、使发动机的起动变得很容易,这是汽车起动机采用串励式电动机的主要原因。2）转速特性串励式电动机输出力矩较大时,电枢电流也大,电动机转速随电流的增加而急剧下降；反之,输出力矩较小时,电动机转速又随电枢电流的减小而很快上升。串励式电动机具有轻载转速高,重载转速低的特性,这对保证起动安全可靠是非常有利的,这也是汽车上采用串励式电动机的一个重要原因。3）功率特性三、课堂小