換向器

換向器是直流電機和交流整流子電動機電樞的一個重要部件。在直流電機轉動時起換向作用。是直流電機、交流串激電動機上作為電流換向，為了能夠讓電動機持續轉動下去的一個部件，俗稱整流子。

換向器
原圖鏈接來自中國企業鏈

電機作為工業、交通、國防及日常生活中不可或缺的重要基本設備，其下遊行業包含了幾乎全部國民經濟基礎行業。換向器是直流電機的核心器件之一。

中文名： 換向器

外文名 commutator

俗 稱：整流子

包  括 ：機械換向器、半塑換向器

分 類 ：槽型、鈎型、卷板型、平面型、碳面型、全塑型

目錄

作用簡介

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換向器又稱為整流子，對於發電機，換向器的作用是把電樞繞組中的交變電動勢轉變為直流電動勢向外部輸出直流電壓。

對於電動機，它是把外界供給的直流電流轉變為繞組中的交變電流以使電機旋轉。

電機轉子是轉動的，不可能用固定的連線，把電源導入轉子線圈，所以，要經過碳刷和滑環的滑動接觸，把電源電能導入轉子線圈中。

如果轉子線圈中的電流方向始終不變，轉子將停在轉子線圈的磁極對和定子的磁極對異性相吸引的位置，不再轉動，所以，必須在轉子轉到一定角度時，改變其電流方向，也就是改變轉子線圈的磁極方向，使轉子能在定子磁力作用下繼續往前轉動。按一定角度設在滑環上的接觸片，隨着轉動不停的交替接觸固定的碳刷電極，及時完成了轉子線圈中電流方向的轉換。

工作原理

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換向器的工作原理就是把電樞線圈中感應產生的交變電動勢，靠換向器配合電刷的換向作用，使之從電刷端引出時變為直流電動勢的原理。

電刷上不加直流電壓，用原動機拖動電樞使之逆時針方向恆速轉動，線圈兩邊就分別切割不同極性磁極下的磁力線，而在其中感應產生電動勢，電動勢方向按右手定則確定。由於電樞連續地旋轉，因此，必須使載流導體在磁場中所受到線圈邊ab和cd交替地切割N極和S極下的磁力線，雖然每個線圈邊和整個線圈中的感應電動勢的方向是交變的．線圈內的感應電動勢是一種交變電動勢，而在電刷A，B端的電動勢卻為直流電動勢(說得確切一些，是一種方向不變的脈振電動勢)。

因為，電樞在轉動過程中，無論電樞轉到什麼位置，由於換向器配合電刷的換向作用，電刷A通過換向片所引出的電動勢始終是切割N極磁力線的線圈邊中的電動勢，因此，電刷A始終有正極性。同樣道理，電刷B始終有負極性，所以電刷端能引出方向不變的但大小變化的脈振電動勢。如每極下的線圈數增多，可使脈振程度減小，就可獲得直流電動勢。這就是直流發電機的工作原理。同時也說明子直流發電機實質上是帶有換向器的交流發電機。

在直流電機的兩電刷端上，加上直流電壓，將電能輸入電樞，機械能從電機軸上輸出，拖動生產機械，將電能轉換成機械能而成為電動機，如用原動機拖動直流電機的電樞，而電刷上不加直流電壓，則電刷端可以引出直流電動勢作為直流電源，可輸出電能，電機將機械能轉換成電能而成為發電機。

結構特點

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換向器由許多特殊形狀的銅片組成，銅片構成的圓柱體之間用雲母絕緣，電樞繞組每一個線圈兩端區分接在兩個換向片上。

換向器採用導電性能好、硬度大、耐磨性能好的紫銅或銅合金製成。換向片的底部做成燕尾形狀，換向片的燕尾部分嵌在含有雲母絕緣的V型鋼環內，拼成圓筒形套入鋼套筒上，相鄰的兩換向片間以0.6~1.2mm的雲母片作為絕緣，最後用螺旋壓圈壓緊。換向器固定在轉軸的一端。換向片靠近電樞繞組一段的部分與繞組引出線相焊接。

材料特點

原圖鏈接來自慧聰網

 

在電機運行中，要求換向器的工作表面光滑平整，具有較高的耐磨性、耐熱性和耐電弧性，具有可靠的對地絕緣、片間絕緣和爬電距離，具有足夠的強度、剛度及片間壓力，以保證電機在起動、制動和超速的情況下穩定地運行。總之，換向器質量的優劣，對電機的運行性能有很大的影響。

在電機運行中，換向片既要導電，又要受到摩擦、發熱和離心力的綜合作用。因此換向片的材料應具有良好的導電性、耐熱性、耐電弧性和較高的機械強度。換向片常用的材料為電解純銅(純度在99.9%以上)。為提高耐磨性、耐熱性、耐電弧性和機械強度，也有採用含銀、銘、鋪、錯、或稀土元素等銅合金的梯形排材。

相關視頻

1、換向器介紹

2、換向器原理介紹