直流电机

输出或输入为直流电能的电机
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直流电机（Direct Current Machine）是一种能将直流电能转换为机械能或将机械能转换为直流电能的电机，分别称之为直流电动机和直流发电机[7]，其基本工作原理遵循电磁感应定律[4][5][6]，主要包括定子与转子这两个主要元件。定子的主要作用是在绕组转动处供给磁场，而转子则以产生电磁转矩和感应电动势为核心[8]。根据不同的分类方式，可以将直流电机按能量转换性质分为直流电动机和直流发电机，其中直流电动机可分为无刷直流电机和有刷直流电机[9][10]，直流发电机可分为永磁直流发电机和电磁直流发电机[11][12]。直流电机的特点和优越性使其在汽车和航空航天等领域得到了广泛的使用[1][2]。

介绍

直流电机是根据两个基本原理生产制造的，即导体切割磁感线会引起电位变化产生感应电动势以及在磁场中的载流导体将受到电磁力的影响。所以，在构造上，任何一种电机都包含了两个部件：一是磁路，二是电路。理论上，任何一种电机都是电与磁之间的交互作用。直流电机具有可逆性，直流电动机和发电机的结构相同，将直流发电机接上直流电源，就可以成为电动机，反之，将直流电动机用原动机带动旋转，亦可以作为发电机使用[7]。与交流电机比较，直流电机结构复杂、造价高、运行和维修难度大，但是，直流电机具有良好的调速性能和过载能力，启动转矩大，适用于高转速和启动转矩的场合[13]。

发展简史

在19世纪早期，关于电磁学的研究已经非常深入。1821年，英国物理学家迈克尔·法拉第（Michael Faraday）在这些理论的指导下，发现了载流导体在磁场中受力的现象，并迅速地研制出了一种能够将直流电能转化为机械能的早期电机。经过许多的试验，法拉第于1831年发现了电磁感应定律[14]。根据该基础法则，次年，法国工程师皮克西（Hippolyte Pixii）兄弟通过磁体和线圈之间的相互移动以及一个换向装置，制造出了一种原始的手动永磁体交流和直流发电机，即现代直流发电机的原型。1834年，英国伦敦的设备生产商克拉克（E.M.Clark）发明了首个商业型的直流发电机。美国发明家托马斯·达文波特（Thomas Davenport）在同一年发明了第一台以电池供电的电机，并获得了该直流电机的专利权[15]。