前面一文读懂直流电动机的原理及结构的文章中分析了直流电动机原理和结构，接下来我们讨论直流电机的磁场特点。

直流电机磁场是如何产生的？磁场的分布有什么特点？

直流电机负载运行时磁场是由励磁电流和电枢电流共同建立的，分析起来比较复杂。为简化分析，在磁路不饱和条件下，先将二者分开讨论，然后利用叠加原理考察共同作用下的情况。

首先讨论直流电机的空载磁场，即单独由励磁电流产生的磁场。

按励磁绕组和电枢绕组如何联接，可以将直流电机励磁方式分为：他励、并励、串励、复励。

各种励磁绕组有什么特点？

他励和并励励磁绕组流过电流较小，因此线圈数要比串励绕组的线圈数多。串励励磁绕组虽然流过的电流很大，但本身的压降很小。

空载时励磁磁通在电机中如何分布？空载气隙磁场有什么特点？直流电机的尺寸会受哪些因素影响？

以一台四极直流电机为例：

磁通及磁通路径：空载时电机中的磁场分布是对称的，磁通可分为两部分。其中绝大部分从主磁极1出发，经过气隙1——电枢齿1——电枢轭——电枢齿2——气隙2——主磁极2——定子轭——主磁极1；另一小部分不穿过气隙进入电枢，而是经主极间的空气或定子磁轭闭合，不参与机电能量转换，称为漏磁通。

磁动势：每极主磁通记为，忽略漏磁通，产生主磁通的每对极励磁磁动势为。

空载时的气隙磁场：在磁路不太饱和的情况下，除气隙外其余部分磁阻很小。我们忽略铁心中的磁阻时，认为气隙消耗了全部磁势。极靴以外区域气隙很大，因此磁阻很大，而主磁极极靴下气隙小且均匀。根据磁路欧姆定律可知，主磁极极面下磁通密度大，极靴外磁通显著减少，两极几何中心线处磁通密度为零。气隙磁密在一个极下的分布规律通常为一平顶波磁。

虽然在磁路不太饱和的情况下，除气隙外其余部分磁阻很小。但铁磁材料的特性对电机性能的影响仍无法忽视。电机设计成多大尺寸以及铜耗、铁耗都和电机额定工作点位置息息相关。如上图所示，当电机需要的磁通为，如果让电机工作在磁化曲线2的b点，此时磁路要做到不饱和，铁磁材料用量就要多，电机尺寸就大，但需要的励磁电流要小一些，铜耗要小一点。如果让电机工作在磁化曲线1的c点，磁路接近饱和，此时需要的励磁电流要大一些，但铁磁材料用量要少一些，因励磁电流波动而产生磁通的变化量也较小。因此，为了最经济地利用材料，电机的额定工作点一般设计在磁化曲线开始弯曲的所谓膝点附近。

电枢绕组中有电流通过时，对气隙磁场会有哪些影响？三角波分布的电枢磁势将会产生怎样的磁场分布？

即当电机有负载、电枢绕组中有电流通过（即Ia≠0）时，该电流也会在电机中产生磁场，称之为电枢磁场。电枢磁场的方向和单根通电导体产生的磁场相同，用右手螺旋定则判断。电枢磁场分布如下图a所示。设电枢圆周单位长度内的平均安培导体数为A，根据全电流定律，作用在闭合回路上的磁势为A2x,忽略铁心磁阻，回路中的磁势都消耗在两个气隙上，回路中每个气隙消耗的磁势为Ax，且主极中心线两侧磁势方向相反，如图c所示。由于极间区域气隙很大，虽然磁势继续在增加，磁通密度反而减小，如图d所示。

直流电机负载运行时由励磁电流和电枢电流共同建立的磁场有什么特点？

负载运行时，电枢反应使得磁通密度的分布波形与空载时相比发生了畸变，半个极面下的磁通增强，半个极面下磁通减少。如果不考虑饱和，增加的磁通和减少的磁通相等，因此总磁通不变。考虑饱和时，总磁通会有所减少。

上面我们分析了电刷在几何中性线上的交轴电枢反应，如果电刷有所偏离，电枢反应又有什么特点？

为了简便分析，我们将沿电刷中心线两侧对称分布的导体看成一个个线圈，利用右手定则很容易判断出电枢磁势的方向和碳刷位置重合。前面我们分析了交轴电枢反应，为了利用已有的知识来分析现在的问题。我们将绕阻拆分成b、c两部分。b部分相当于碳刷在主极中心线上，c部分相当于碳刷在几何中性线上。

b中直轴电枢磁势的方向和主极磁势方向相反，因此起到去磁作用。当直轴电枢磁势的方向和主极磁势方向相同时就起到增磁的作用。c中交轴电枢反应和前面分析的相同。