电枢
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在电气工程中，电枢（英语：armature）是电机中交流电流过的绕组（或其中一组绕组）[1]。由于换向器的作用（周期性地改变电流方向）或电子换向（如无刷直流电机），即使在直流电机上也能传输交流电。电枢可以位于转子（旋转部分）或定子（静止部分）上，具体取决于电机的类型。
电枢绕组与气隙中的磁场（磁通量）相互作用，磁场由永久磁铁或由导电线圈组成的电磁铁产生。
电枢必须承载电流，因此它始终是一个导体或导电线圈，垂直于磁场和运动、力矩（旋转式电机）或力（直线式电机）的方向。电枢的作用有两个，一是在磁场中传输电流，从而在旋转式机器中产生轴力矩或在直线机器中产生力，二是产生电动势（EMF）。
电枢和磁场的相对运动会产生电动势。在电动机中，电磁场与电枢电流方向相反，电枢将电力转换为力矩形式的机械力并通过轴传递。在发电机中，电枢电磁场驱动电枢电流，并将轴的动能转换为电能。在异步电动机中，电枢电流来自定子绕组。
名称
电枢一词在19世纪中期被首次用于电气领域，英文为magnet keeper，即磁铁保护器[2]。
交流发电机或相关设备的部件可以用机械术语或电气术语表示，尽管这两套术语截然不同，但它们经常被交替使用，也存在包括一个机械术语和一个电气术语组合的使用方式。比如使用无刷交流电机等复合机械或与习惯于不同配置机械的人交流时。
在大多数发电机中，产生磁场的磁铁作为转子的一部分是旋转的，而电枢作为定子的一部分是静止的。[3]不管是电动机还是发电机都可以使用固定电枢和旋转磁铁或旋转电枢和固定磁铁来构架。而永磁体或电磁铁的极片和作为电气开关或继电器的螺线管的活动铁件也可称为电枢。
直流电机中的电枢反应
直流电机有两个磁通源：电枢磁通和主磁通。电枢磁通对主磁通的影响称为电枢反应。电枢反应会改变磁场的分布，从而影响电机的运行。电枢磁通的影响可通过在主磁极上增加补偿绕组或在某些电机中增加连接在电枢回路中的中间磁极来抵消。
电枢反应对于旋转放大器至关重要。
由于电枢上绕有线圈，因此只要线圈中有电流流过，电枢中就会产生垂直于主磁场的磁场，这一作用称为电枢交叉磁化。电枢磁场的作用是扭曲主磁场并改变中性面，中性面在电枢绕组平行于磁通线运动方向的位置，因此位于该平面内的轴称为磁中性轴（MNA）[4]。这种效应称为电枢反应，反应力的大小与电枢线圈中的电流大小成正比。
几何中轴（GNA）是相邻磁极中心线夹角的平分线，磁中性轴是垂直于通过电枢中心的磁通平均方向的轴线。电枢导体在沿磁中性轴方向上不会切割磁通所以不会产生电流。当电枢导体中没有电流流过时，几何中轴与磁中性轴重合。
发电机的电刷必须设置在中性面上，即必须接触到与没有感应电动势的电枢线圈相连的换向器部分。如果电刷与位于中性面之外的换向器部分接触，就会导致通电线圈短路，从而产生电弧并造成功率损失。
如果没有电枢反应，磁中性轴将与几何中轴重合。电枢反应会导致中性面向旋转方向移动，如果电刷在空载时（即无电枢电流流过时）位于中性面上，那么当电枢电流流过时，电刷将不在中性面上。因此，最好在设计发电机时加入一个校正系统。
克服电枢反应影响的方法主要有两种。一种方法是移动电刷的位置使其在发电机产生正常负载电流时处于中性面以抵消电枢反应的影响。另一种方法是在发电机中安装特殊的磁场极（称为中间极）以抵消电枢反应的影响。
电刷设置法适用于在稳定负载下运行的发电机装置。如果负载变化很大，中性面会相对移动，电刷将无法始终处于正确位置。在小型发电机（功率约为1kW或更小）中，电刷设置法是校正电枢反应的最常用方法。较大型的发电机则需要使用互感器。
绕组电路
绕组的线圈分布在电机转子或定子气隙的整个表面上。在搭接绕组中电刷（或线路）连接之间的电流路径与磁场绕组中的磁极数量相同。而在波形绕组中只有两条电流路径，串联线圈的数量是极数的一半。因此，对于给定额定功率的电机，波形绕组更适用于大电流和低电压场景[5]。
绕组固定在被定子磁铁覆盖的转子或电枢的槽中，其分布和磁场每极槽数的选择对电机的设计和性能有很大影响，例如会影响到直流电机的换向或交流电机的波形。
卷绕材料
电枢绕线由铜或铝制成。铜电枢绕线具有较强的导电性，可提高电气效率。铝电枢绕线比铜线更轻、更便宜。
参考资料
- ^ Stephen D. Umans, Fitzgerald's and Kingsley's Electric Machinery - 7th ed, McGraw Hill, 2014, ISBN 978-0-07-338046-9, pp. 190
- ^ armature. definition of armature in English from the Oxford dictionary. [2015-07-17]. （原始内容存档于2013-03-04）.
- ^ Basic AC electrical generators (PDF). American Society of Power Engineers. [2016-01-02]. （原始内容 (PDF)存档于2016-03-03）.
- ^ Armature Reaction In DC Machines. DC Machines. Kiran Daware. 2013-01 [2024-07-15]. （原始内容存档于2024-02-25）.
- ^ Gordon R. Slemon, Magnetoelectric Devices: Transducers, Transformers and Machines, John Wiley and Sons, 1966, no ISBN, pp. 248-249
