电枢

概念定义

电枢（armature）是电磁设备中承载电流、产生感应电动势，或在磁场作用下产生运动与机械力的部件。它是电机实现电能与机械能相互转换的关键部分。电枢并不固定等同于转子或定子：在典型直流电机中，电枢通常属于转子；在典型交流电机中，电枢绕组通常设置于静止的定子。因此，“电枢”属于电气功能名称，而“转子”和“定子”描述的是机械位置。

工作原理

电枢的基本作用包括产生电动势和产生电磁力。当电枢与主磁场发生相对运动时，电枢导体切割磁通并产生感应电动势。在发电机中，轴输入的机械能经电磁感应转换为电能；在电动机中，电枢电流与气隙中的主磁通相互作用，形成转矩或直线方向的力，将电能转换为机械能。

直流电机的主磁通通常由定子上的永久磁铁或励磁线圈产生，转子电枢通过换向器周期性改变绕组中的电流方向，使转矩方向保持一致。采用电子换向的电机则由逆变作用控制电流。交流电机可由定子上的多相电枢绕组形成旋转磁场，并与转子磁场相互作用产生转矩。

技术构成

典型旋转电枢可包括铁芯、绕组、换向器和主轴，但实际构成取决于电机形式。电枢作为定子时不需要主轴；换向器主要用于需要机械换向的结构。

铁芯：通常由多层薄金属片叠成，常用硅钢片厚度约为0.5毫米。叠片结构把涡流限制在较小范围内，以降低涡流造成的铁损和发热。
绕组：线圈分布在铁芯槽内，可采用叠绕组或波绕组。绕组的槽数、分布方式及每相每极槽数会影响电动势波形、换向、谐波、转矩平稳性和损耗。导线可使用铜或铝；铜的导电性较强，铝则较轻且成本较低。
换向器：在机械换向结构中与电刷配合，周期性改变相关线圈的电流方向。
主轴：用于旋转式电枢，安装在轴承之间，承担转矩并抵抗不平衡力。

设计因素与损耗

电枢设计涉及槽数、槽形、导线尺寸、绕组形式和气隙长度。开槽便于嵌入成型绕组，多用于大、中型电机；闭槽槽口较窄，可减小主磁路磁阻，多用于采用散嵌绕组的小型电机。缩短气隙可减小励磁电流并改善功率因数，但也可能增大谐波磁场与附加损耗，因此必须兼顾电磁要求和机械加工条件。

主要损耗包括绕组电阻引起的铜损、变化磁通在铁芯内形成的涡流损耗，以及铁芯反复磁化产生的磁滞损耗。铜损与电枢电流平方及电枢电阻有关；采用较粗导线或增加并联支路可降低铜损。叠片铁芯有助于减少涡流损耗，低矫顽力、高磁导率的软磁材料可降低磁滞损耗。

电枢反应

电枢绕组通电后会形成电枢磁场，并改变主磁场的分布，这种现象称为电枢反应。它会扭曲主磁场并移动磁中性轴，影响直流电机的换向。发电机的电刷需要接触与低感应电动势线圈相连的换向器区域，否则可能发生电弧和功率损失。工程上可调整电刷位置，或设置中间极以抵消电枢反应；负载变化较大时，中间极比固定移刷更适合维持换向条件。

应用场景

电枢主要应用于电动机和发电机，也可指继电器、电气开关或螺线管中的活动铁件，以及永久磁体或电磁铁的极片。在电磁炮中，电枢承担把电能直接转换为动能的功能。不同设备中的电枢形态各异，但共同特征是参与电流、磁场与机械运动之间的能量转换。