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从以上分析可以看出，一台直流电机原则上既可以作为电动机运行，也可以作为发电机运行，电机的实际运行方式取决于外界不同的条件。将直流电源加于电刷，输入电能，将电能转换为机械能，作为电动机运行；如用原动机拖动直流电机的电枢旋转，输入机械能，将机械能转换为直流电能，从电刷上引出直流电动势，作为发电机运行。
同一台电机，既能作为电动机运行，又能作为发电机运行的原理，称为电机的可逆原理。但是在设计电机时，需考虑两者运行的特点有一些差别。例如，如果作为发电机则应在同一电压等级下，发电机比电动机的额定电压值稍高，以补偿电源至负载沿路的电压损失。
直流电机的基本结构
直流电机由定子和转子两大部分构成。定子产生磁场，转子产生感应电动势或电磁转矩。
定子部分包括机座、主磁极、换向磁极、端盖和电刷等装置；转子部分包括电枢铁芯、电枢绕组、换向器、转轴和风扇等部件
直流发电机的模型
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显然，只有一个线圈的直流发电机，电刷间的电动势是脉动电动势，且波动很大，不适于作为直流电源使用。实际应用的直流发电机，由较多的线圈和换向片组成电枢绕组，这样可以在很大程度上减小其脉动幅值，可以看成是恒定直流电源。由此得出直流发电机的工作原理是：
直流发电机转子在原动机拖动下旋转时，根据电磁感应定律，转子线圈中将产生感应电动势。在换向器作用下，线圈中交变的感应电动势虽然改变方向，但电刷引出的电动势方向不变。由许多线圈构成的电枢绕组使输出的直流电动势脉动很小，对外可看成恒定的直流电源。
直流电动机的工作原理
直流电动机的基本结构和直流发电机一样。
在自动化电机拖动系统中，晶闸管等新型半导体器件的应用，数控和电子计算机等新技术在机电领域的应用，都是立足于改善和提高电机拖动系统的静态和动态品质，使生产机械和生产工艺过程处于优状态。
“电机拖动与控制”课程在整个的学习中，具有承上启下的性质。它是在“电工与电子”等基础课的基础上开出的，运用“电工与电子”等课程中的基本理论来进行研究和分析，又为学习“机电控制技术”等后续课程准备必要的基础知识。
“电机拖动与控制”是一门既有基础性又有性的课程，因而与“电工与电子”等基础课程的性质不相同。在“电工与电子”课程中所要解决的问题，大都是理想化了的，因而比较单纯，系统性比较强，能用较严密的数学模型予以描述和分析，从而抓住问题的物理本质，得出一般性的结论。而在“电机拖动与控制”课程中，不仅有理论性的推导与分析，还需要运用基本理论分析和研究某些实际问题。而实际问题的客观情况往往是比较复杂的，综合性的。因此在分析时，有必要运用工程观点和工程方法将问题简化，找出主要矛盾，然后运用理论给予解决。这样所得的结果，已经足够正确地反映客观实际。在工程实践上，这不仅是必要的，而且也是可行的。
在“电机拖动与控制”课程的学习中，还必须注意掌握分析问题的方法。例如就各种电机的结构、工作原理等来讲，还是比较复杂的。但就其电磁物理本质而言，总可以用基本平衡方程、等效电路和相量图（对交流电机和变压器）等予以描述。也就是说，可以用这三种工具来描述其物理本质，以便在不同的场合使用不同的工具进行分析和研究。这三种工具虽不相同，各有各的用处，但三者是有联系的，也是统一的。
磁滞损耗与涡流损耗
铁磁材料在交变磁化过程中，其内部磁畴在不停地转动、相互摩擦的同时，将消耗一定的能量，这种能量损失称为磁滞损耗。可以证明，单位体积内的磁滞损耗正比于磁场交变的频率f和磁滞回线的面积。不同的铁磁材料，磁滞损耗不同。例如，软磁材料的磁滞回线面积较窄，磁滞损耗小。
铁芯中的涡流
当通过铁芯的磁通交变时，根据电磁感应定律，铁芯中将产生感应电动势并呈现涡流，涡流在铁芯中引起的损耗称为涡流损耗。为了减小涡流损耗，电枢铁芯是电机磁路的一部分，其外圆周开槽，用来嵌放电枢绕组。电枢铁芯一般用、涂有绝缘漆的硅钢片冲片叠压而成，电枢铁芯固定在转轴或转子支架上。铁芯较长时，为加强冷却，可以将电枢铁芯沿轴向分成数段，段与段之间留有通风孔。
电枢铁芯转轴、支架和风扇
对于小容量直流电机，电枢铁芯就装在转轴上。对于大容量直流电机，为减少硅钢片的消耗和转子重量，轴上装有金属支架，电枢铁芯装在支架上，此外，在轴上还装有风扇，以加强对电机的冷却。
直流电机的铭牌和绕组
为正确地使用直流电机，使电机在既安全又经济的情况下运行，直流电机在外壳上都装有一个铭牌，上面标有直流电机的型号和有关物理量的额定值。
型号式中，是直流电动机的额定效率，它是直流电动机带额定负载运行时，输出的机械功率与输入的电功率之比。额定电压UN是指在额定工作条件下，直流电机出线端的平均电压，对于发电机系指输出额定电压；对于电动机系指输入额定电压，单位为V。额定电流IN是指直流电机在额定电压下，运行于额定功率时的电流值，单位为A。额定转速NN是指对应于额定电压、额定电流和直流电机运行于额定功率时所对应的转速，额定转矩TN，其大小应是输出的额定中安放双层元件边，分为上、下层。每个绕组元件的一个有效边放在一个槽的上层，另一个有效边则放在另一个槽的下层。每个绕组元件的两个端头分别焊接在两个换向片上。
由于每个绕组元件有两个元件边，而每个槽里又放着不同元件的两个边，从理论上说，电枢槽数应该等于绕组元件数。但在实际电机中，由于工艺等方面的原因，电枢铁芯有时不便开太多的槽，故在一个，上、下层分别并列放置若干个元件边，为了确切说明每一元件所处的位置，把实际的中每一对上、下层边所占的位置称为一个。为实槽数与虚槽数相等，为一个实槽含有三个虚槽。
按照绕组元件与换向片之间及元件之间的不同连接规律，电枢绕组可以分为单叠、复叠、单波、复波和混合等类型。不同类型绕组的主要区别在于它们的并联支路数不同。单叠和单波绕组是直流电机基本的类型。
电枢绕组内部的连接规律可以用节距来表示，。所谓节距是指相互连接的两个绕组元件边或换向片之间的距离，用所跨过的虚槽数或换向片数来表示。实线代表槽中的上层元件边，虚线代表槽中的下层元件边。
铁芯内的实槽与虚槽
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
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。