电枢磁场

概念定义

电枢磁场是电机电枢绕组通电后产生的磁场。电机通常同时存在由永久磁铁或励磁线圈建立的主磁场，以及由电枢电流建立的电枢磁场。两者在气隙中共同作用，使电动机能够产生力或转矩，也使发电机在带负载时出现电枢磁通对主磁通的影响。

电枢绕组中的电流形成磁动势，其大小与电枢电流、绕组匝数及并联支路数有关，可表示为 Fa=IaZ/(2A)，其中 Fa为电枢磁动势，Ia为电枢电流，Z为绕组串联匝数，A为并联支路数。电流或匝数增加时，电枢磁动势随之改变。

在电动机中，电枢电流与主磁通相互作用，产生旋转机器所需的转矩或直线机器所需的力，并把电能转换为机械能。在发电机中，电枢与磁场之间的相对运动产生感应电动势；接入负载并形成电枢电流后，电枢绕组也会建立自身磁场。

电枢通常包括铁芯、绕组、换向器和主轴，但主轴只在电枢作为转子时属于其构成部分。铁芯一般由多片金属薄板叠成，以限制变化磁通引起的涡流损耗。绕组分布在转子或定子靠近气隙的槽内，其槽数、分布方式、绕组类型和导线尺寸会影响磁场分布、波形、换向与损耗。

电枢可以采用叠绕组或波绕组，也可按每相每极槽数分为集中绕组和分布绕组。分布绕组能够减少高次谐波，使转矩更平稳并降低相关损耗。绕组导体可使用铜或铝；铜的导电性较强，铝则较轻且成本较低。

电枢磁通对主磁通的影响称为电枢反应。电枢电流产生的交叉磁化作用会扭曲主磁场，并使磁中性轴偏离几何中轴，其影响程度与电枢线圈电流大小相关。磁中性轴是电枢导体不切割磁通、因而不产生感应电动势的轴线；无电枢电流时，磁中性轴与几何中轴重合。

在采用换向器和电刷的直流发电机中，电刷需要位于中性面。负载变化导致电枢电流变化时，中性面也会移动；电刷位置不合适可能使换向中的线圈短路，产生电弧和功率损失。常见校正方式包括调整电刷位置，或设置中间极以抵消电枢反应。移刷方式较适合负载稳定的装置，负载变化较大时则难以让电刷持续处于正确位置。

在直流电机中，产生主磁通的磁极通常位于定子，电枢属于转子，并通过换向器或电子换向维持所需的电流方向。在交流电机中，电枢可作为定子上的固定绕组，三相电源使其形成旋转磁场，并与转子磁场相互作用。电枢磁场因此广泛存在于电动机、发电机及其他利用电磁力或感应电动势工作的旋转式与直线式电磁设备中。