其工作过程可拆解为 “发电” 和 “换向” 两个关键步骤，涉及定子、转子、换向器、电刷四大核心部件的协同作用。
一、核心工作原理：电磁感应定律
发电机的发电基础遵循法拉第电磁感应定律。该定律指出，当导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体两端会产生感应电动势；若导体形成闭合回路，就会产生感应电流。
直流发电机通过以下方式实现这一过程：
- 建立磁场：发电机的定子（固定部分）会产生一个恒定的磁场。这个磁场通常由永磁体或通直流电的励磁绕组提供。
- 切割磁感线：发电机的转子（旋转部分）上绕有线圈。当转子在外部动力（如柴油机、汽轮机）带动下旋转时，线圈会不断切割定子产生的磁感线。
- 产生感应电流：线圈切割磁感线后，内部会产生交变的感应电流。这是因为线圈每旋转半周，切割磁感线的方向就会改变一次，导致感应电流的方向也随之改变，所以转子线圈内的电流本质上是交流电。
二、关键转换部件：换向器的作用
这是直流发电机区别于交流发电机的核心环节，目的是将转子线圈内的交流电转换为外部电路的直流电。
- 换向器结构：换向器安装在转子的转轴上，与转子线圈相连，由多个相互绝缘的铜制半环组成（半环数量通常与线圈匝数对应）。
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换向过程：
- 当转子线圈内的电流方向即将改变时（即线圈旋转半周的瞬间），换向器的半环也会随之旋转，并与固定的电刷（通常由石墨制成）完成接触切换。
- 这种切换恰好抵消了线圈内电流方向的变化，使得电刷输出的电流方向始终保持一致，最终实现向外部电路输出直流电。
三、完整工作流程总结
- 外部动力驱动转子旋转，转子线圈进入定子的磁场区域。
- 线圈切割磁感线，内部产生交变的感应电流（交流电）。
- 交变电流通过转子线圈传递到换向器。
- 换向器随转子旋转，通过与电刷的接触切换，将交流电转换为方向恒定的直流电。
- 直流电通过电刷输出到外部电路，为负载供电。