电机制造业：什么是换向器，有什么功能？

直流电机的工作原理是基于旋转电枢磁场与固定定子磁场的相互作用，当电枢的正极被吸引到定子的负极（反之亦然），电枢上就会产生一个力，使其转动。换向是将电枢绕组中的磁场转换为在一个方向上产生恒定转矩的过程，而换向器是连接到电枢上的一个装置，它能够实现电流的转换。电枢上产生扭矩的杠杆臂随线圈的角度而变化（cosα），当线圈垂直于定子磁场时，不会产生转矩，这就是为什么直流电机有多个线圈。因此，即使一个线圈垂直于磁场，电枢机构也会继续受到力。

换向器打开和关闭线圈来控制电磁场指向哪个方向

换向的基本目的是确保作用在电枢上的扭矩始终在同一方向上，电枢中产生的电动势本质上是交流电，换向器将其转换成直流电，简单地说，换向器打开和关闭线圈来控制电磁场指向哪个方向。在线圈的一边，电流应该总是“流走”，而在另一边，电流应该总是“进入”流动，这确保了扭矩总是以相同的方向产生，否则，线圈会单向旋转180度，然后切换方向。

换向器本身是一个由铜制成的分裂环

换向器本身是一个分裂的环，通常，环的每一端连接到电枢线圈的每一端。如果电枢有多个线圈，换向器同样会有多个段，每个线圈的每一端各有一个，碳刷安装在换向器的每一侧，并在换向器转动时与换向器接触，为换向器段和相应的电枢线圈提供电压。

当碳电刷通过换向器的间隙时，所提供的电荷会切换换向器段，从而切换电枢线圈的极性，线圈极性的这种转换保持了电枢在一个方向上的旋转。电刷之间的电压在零和最大值之间波动，但始终保持相同的极性。

换向器与碳刷组合使用

“电刷”这个词是在直流电机早期创造的，当时它们是由多股铜线组成的。这些装置需要频繁更换，并损坏换向器环，现代的直流电动机通常使用由碳制成的“电刷”，这种电刷磨损更慢，对换向器的损坏也更小。

结论

上述涉及是传统的刷直流电机，这些电机通过机械方式进行换向器，无刷直流电机也需要换向，但对于无刷设计，换向是通过编码器或霍尔效应传感器以电子方式进行的，通过传感器感应转子的位置，以确定何时以及如何给线圈通电。