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简易直流电动机
工业基石利用通电线圈在磁场中受力旋转
电气动力工业
进阶级：需要一定工程知识和组织能力，成功后可奠定产业基础。
适用时代
近代
难度
困难
风险等级
中
制作周期
数天至数周
前置条件
磁铁、电枢、漆包线、换向器、电刷、直流电源
原理
载流导体在磁场中受力 F = BIL。直流电动机将电枢线圈置于磁场中，线圈两边电流方向相反，产生同一方向的力矩。换向器每转过半圈改变线圈电流方向，保证转矩方向恒定。
原料与配比
| 原料 | 用量 | 说明 |
|---|---|---|
| 永磁铁/电磁铁 | 2 个 | 磁极 |
| 硅钢片 | 若干 | 电枢铁芯 |
| 漆包铜线 | 若干 | 电枢绕组 |
| 铜 | 若干 | 换向片 |
| 碳刷 | 2 个 | 电刷 |
工具
- 车床
- 绕线机
- 焊接设备
- 砂纸
- 万用表
操作步骤
- 制磁极：永磁体或绕制励磁线圈，气隙尽量小。
- 制电枢：硅钢片叠压成圆柱，外圆开槽，嵌入漆包线绕组。
- 制换向器：铜片分段，片间绝缘，焊接绕组端。
- 装电刷：电刷在换向器上保持适当压力。
- 组装：电枢轴装入轴承座，磁极固定在机壳上。
- 接线：电源正极接一电刷，负极接另一电刷（永磁电机）；串/并励电机按励磁方式接线。
- 试运行：先低压点动，观察转向和火花，再升至额定电压。
注意事项
- 启动电流大，需串联电阻或降压启动。
- 换向器火花过大需检查电刷位置和压力。
- 过载会烧毁绕组。
- 轴承润滑良好。
常见问题与解决方法
| 问题 | 原因 | 解决方法 |
|---|---|---|
| 不转 | 无磁、断路或卡死 | 检查电源、绕组、轴承 |
| 转向反 | 磁场或电枢接线反 | 对调电刷接线 |
| 转速低 | 电压低或负载大 | 提高电压，减负载 |
| 换向器过热 | 火花大或接触不良 | 调电刷，修换向器 |
升级方向
- 串励电机：启动转矩大。
- 并励调速：调速性能好。
- 交流换向器电机：直接使用交流电。
参考来源
- 电机学
- 电磁学
- 电动机制造