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 元件与换向片的连接和节距1.节距

一个绕组元件的两个元件边在电枢表面的跨距，用虚槽数表示。

为了使绕组元件中的感应电动势大，节距应等于或接近于一个极距用相邻两个磁极所跨过的虚槽数表

式中，为直流电机的电枢虚槽数；p为直流电机的磁极对数机械功率除以转子额定角速度，即

此式在交流电动机中同样适用。

直流电机运行时，当各物理量均处在额定值时，电机处在额定状态运行；若电流超过额定值，则被称为过载运行；电流小于额定值，被称为欠载运行。实际运行中，电机不可能总是工作在额定运行状态，长期的过载或欠载运行都不好。长期过载有可能因过热而损坏电机，长期欠载则运行效率不高，浪费容量。为此，在选择电机时，应根据负载的要求，尽可能让电机工作在额定状态。 一台直流电动机其额定功率额定电压额定效率，额定转速求该电动机额定运行状态时的输入功率、额定电流及额定转矩各是多少。额定输入功率

额定电流

额定转矩

直流电机的电枢绕组

电枢绕组是直流电机的核心部件，用来感应电势和通过电流，直流电机中能量的变换就是通过电枢绕组来实现的。本节主要介绍直流电机电枢绕组的构成原则和常见的单叠单波绕组。

直流电机的电枢绕组由许多结构和形状相同的绕组元件构成。所谓绕组元件是指两端分别与不同换向片相连接的单匝或多匝线圈。全部元件按一定规律通过换向片串联起来构成一个闭合回路，这是直流电机电枢绕组的一个特点。

不论单匝或多匝线圈，绕组元件都嵌放在电枢铁芯槽内，通常采用双层结构，即每个槽

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电机产品的型号一般用大写印刷的汉语拼音字母和阿拉伯数字组成，表示该直流电机所属的系列和主要的结构尺寸。其中汉语拼音字母是根据电机的全名称选择有代表意义的汉字，再从该字的拼音中得到，例如。其中，表示直流电动机；表示设计系列号；表示中心高表示级数；表示号铁芯（号为短铁芯，号为长铁芯）。

国产的直流电机种类很多，目前生产的直流电机的主要系列有以下几种。

Z系列：为一般用途的防护式小型直流电机系列，其中系列有电动机、发电机和调压发电机。系列的基础上发展而成的，用途与Z2系列相同，但性能有所改善。系列直流电动机是20世纪80年代研制的新一代一般用途的小型直流电动机，该机采用八角形全叠片机座，适用于整流电源供电。

为一般用途的中型直流电机系列。表示发电机，表示电动机。

系列为起重、冶金用直流电动机系列。

此外，还有直流牵引电动机系列、Z-H和ZF-H船用电动机和发电机系列等，可在使用时查电机目录或有关电机手册。

额定值

额定功率是指直流电机的输出功率，也称额定容量。单位为W或kW。对于直流发电机，是指发电机带额定负载时，电刷端输出的电功率；对于直流电动机，是指电动机带额定负载时，转轴上输出的机械功率。因此，直流发电机的额定容量应为

而直流电动机的额定容量为

（2）电枢绕组

电枢绕组是直流电机的主要组成部分，其作用是产生感应电动势、通过电枢电流，它是电机实现机电能量转换的关键部件。通常用绝缘导线绕成的线圈按一定规律连接而成。

（3）换向器

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换向器是直流电机的重要部件，在发电机中可将电枢绕组中交变的电流转换成电刷上的直流，起整流作用，而在直流电动机中将电刷上的直流变为电枢绕组内的交流，即起逆变作用。

换向器与转轴固定在一起，是由多个紧压在一起的梯形铜片构成的一个圆筒，片与片之间用一层薄云母绝缘，电枢绕组各元件的始端和末端与换向片按一定规律连接，在钢中加入4%左右的硅以增大铁芯的电阻率，并将整块铁芯分割成相互绝缘的钢片以加长涡流的路径，因此，电机和变压器的铁芯都用厚的硅钢片叠制而成。

通常将磁滞损耗和涡流损耗合在一起，统称为铁耗，对于某一种材料，铁耗的大小与铁芯中磁通交变频率f及磁通密度有关

铁磁物质的磁导率之所以很大，是由于铁磁物质内部存在着许多天然磁畴，未被磁化时，各磁畴杂乱无章地排列着，对外不显磁性，当铁磁物质放入磁场后，在外界磁场的作用下，各磁畴逐渐转向，形成附加磁场，与外磁场方向一致，使外磁场增强。这种现象称为磁化。

在磁化过程中，磁通密度B随磁场强度H变化的关系曲线称为磁化曲线。铁磁材料的磁化曲线为非线性关系，曲线大致分为两段：为线性段，磁通密度较低，当外磁场由零开始增加时，能引起相应数量的磁畴开始转向与外磁场方向一致，使磁场增强，因此磁通密度随磁场强度几乎成正比上升，常数；第二段ab为饱和段，磁通密度较高，由于大部分磁畴已与外磁场方向渐趋一致，当外磁场继续增加

步进电机的精度由静态步距角误差来衡量。从理论上讲，每一个脉冲信号应使电机的转子转过同样的步距角。但实际上，由于定、转子的齿距分度不均匀，定、转子之间的气隙不均匀或铁芯分段时的错位误差等，都会使实际步距角和理论步距角之间存在偏差，由此决定静态步距角误差。在实际测定静态步距角误差时，既要测量相邻步距角的误差，还要计算步距角的累计误差。步进电机的大累计误差是取电机转轴的实际停留位置超过及滞后理论停留位置、两者各自的大误差值的值之和的一半来计算。静态步距角误差直接影响到角度控制时的角度误差，也影响到速度控制时的位置误差，并影响到转子的瞬时转速稳定度的大小。因此，应尽量设法减小这一误差，以提高精度。

（4）启动频率和启动频率特性

启动频率是指步进电机能够不失步启动的高脉冲频率。技术数据中给出空载和负载启动频率。启动频率是一项重要的性能指标。

（5）运行频率和运行矩频特性驱动电源要满足启动频率和运行频率的要求。

③能在较宽的频率范围内实现对步进电机的控制。

④能大限度地抑制步进电机的振荡。

⑤工作可靠，对工业现场的各种干扰有较强的抑制作用。

⑥成本低、效率高，安装和维护方便。

 驱动电源的组成

步进电机驱动电源一般由脉冲信号发生电路、脉冲分配电路和功率放大电路等构成，其原理框

 步进电机驱动电源原理框图

（1）脉冲发生器（又称变频信号源）

脉冲发生器可以产生频率从几赫兹到几十千赫兹可连续变化的脉冲信号，脉冲信号发生电路的作用是将产生的基准频率信号供给脉冲分配电路。脉冲信号发生器可以采用多种线路来设计，一般采用以下两种：多谐振荡器和单结晶体管构成的弛张振荡器。它们都是通过调节电阻R和电容C的大小来改变电容充放电的时间常数，以达到改变脉冲信号频率的目的。