直流电机的工作及驱动原理

直流电动机 是将直流电能转换为机械能的电动机。因其良好的调速性能而在电力拖动中得到广泛应用。直流电动机按励磁方式分为永磁、他励和自励3类，其中自励又分为并励、串励和复励3种。

当直流电源通过电刷向电枢绕组供电时，电枢表面的N极下导体可以流过相同方向的电流，根据左手定则导体将受到逆时针方向的力矩作用;电枢表面S极下部分导体也流过相同方向的电流，同样根据左手定则导体也将受到逆时针方向的力矩作用。这样，整个电枢绕组即转子将按逆时针旋转，输入的直流电能就转换成转子轴上输出的机械能。由定子和转子组成，定子：基座，主磁极，换向极，电刷装置等;转子(电枢)：电枢铁心，电枢绕组，换向器，转轴和风扇等。转子组成直流电动机转子部分由电枢铁芯、电枢、换向器等装置组成，下面对构造中的各部件进行详细介绍。

1.电枢铁芯部分：其作用是嵌放电枢绕组和颠末磁通，为了下降电机工作时电枢铁芯中发作的涡流损耗和磁滞损耗。

2.电枢部分：作用是发作电磁转矩和感应电动势，而进行能量变换。电枢绕组有许多线圈或玻璃丝包扁钢铜线或强度漆包线。

3.换向器又称整流子，在直流电动机中，它的作用是将电刷上的直流电源的电流变换成电枢绕组内的沟通电流，使电磁转矩的倾向稳定不变，在直流发电机中，它将电枢绕组沟通电动势变换为电刷端上输出地直流电动势。换向器由许多片构成的圆柱体之间用云母绝缘，电枢绕组每一个线圈两端区分接在两个换向片上。直流发电机中换向器的作用是把电枢绕组中的交变电动热变换为电刷间的直流电动势，负载中就有电流通过，直流发电机向负载输出电功率，同时电枢线圈中也肯定有电流通过。它与磁场相互作用发作电磁转矩，其倾向与发电机相反，原想法只需抑制这一磁场转矩才华股动电枢改变。因此，发电机向负载输出电功率的还，从原想法输出机械功率，完结了直流发电机将机械能变换为电能的作用。

无刷直流电机采用电子换向器，取代了机械换向器，一举双得，这样既具有直流电机调速性能的优势，又不会产生火花，适用行业更广，维护轻松。目前无刷直流电机常用于航空航天、新能源汽车、智能设备以及家用电器行业，给我们的生产生活带来了很多的便利和好处。

无刷直流电机驱动工作原理：

其实想了解无刷直流电机，其驱动工作原理先要明白，也并不是那么的复杂。转子作为永磁体，定子作为线圈绕组，若给直流无刷电机加以固定的电流大小，那么只能产生固定的磁场，电机就不会转，那么如何解决这个问题呢?需要根据转子位置，施加不同相对应的电流大小，让电机定子能够产生旋转磁场，而且方向是均匀变化的，这样的情况下，无刷电机就会运转起来。

简单的点来说，无刷直流电机驱动工作原理就是：不断检测转子所在位置，按要求给各相位通电，使得定子产生磁场，方向连续均匀的变化。

直流电机由定子和转子两部分组成，其间有一定的气隙。其构造的主要特点是具有一个带换向器的电枢。直流电机的定子由机座、主磁极、换向磁极、前后端盖和刷架等部件组成。其中主磁极是产生直流电机气隙磁场的主要部件，由永磁体或带有直流励磁绕组的叠片铁心构成。直流电机的转子则由电枢、换向器(又称整流子)和转轴等部件构成。其中电枢由电枢铁心和电枢绕组两部分组成。电枢铁心由硅钢片叠成，在其外圆处均匀分布着齿槽，电枢绕组则嵌置于这些槽中。换向器是一种机械整流部件。由换向片叠成圆筒形后，以金属夹件或塑料成型为一个整体。各换向片间互相绝缘。换向器质量对运行可靠性有很大影响。

一台直流电机原则上既可以作为电动机运行,也可以作为发电机运行,这种原理在电机理论中称为可逆原理。当原动机驱动电枢绕组在主磁极N、S之间旋转时，电枢绕组上感生出电动势，经电刷、换向器装置整流为直流后，引向外部负载(或电网)，对外供电，此时电机作直流发电机运行。如用外部直流电源，经电刷换向器装置将直流电流引向电枢绕组，则此电流与主磁极N.S.产生的磁场互相作用，产生转矩，驱动转子与连接于其上的机械负载工作，此时电机作直流电动机运行。

按结果主要分为直流电动机和直流发电机。

按类型主要分为直流有刷电机和直流无刷电机 。

直流电机的励磁方式是指对励磁绕组如何供电、产生励磁磁通势而建立主磁场的问题。根据励磁方式的不同，直流电机可分为下列几种类型。

直流电动机是连续的执行器，可将电能转换为机械能。直流电动机通过产生连续的角旋转来实现此目的，该角旋转可用于旋转泵、风扇、压缩机、车轮等。

与传统的旋转直流电动机一样，也可以使用线性电动机，它们能够产生连续的衬套运动。基本上有三种类型的常规电动机可用：AC型电动机，DC型电动机和步进电动机。

交流电动机通常用于高功率的单相或多相工业应用中，需要恒定的旋转扭矩和速度来控制大负载，例如风扇或泵。

在本教程中，我们仅介绍简单的轻型直流电动机和步进电动机，这些电动机用于许多不同类型的电子、位置控制、微处理器、PIC和机器人类型的电路中。

基本直流电动机是用于产生连续运动和旋转，其速度可以容易地控制，从而使它们适合于应用中，是速度控制、伺服控制类型的最常用的致动器。直流电动机由两部分组成，“定子”是固定部分，而“转子”是旋转部分。

有刷电机–这种类型的电机通过使电流流经换向器和碳刷组件，而在绕线转子(旋转的零件)中产生磁场，因此称为“有刷”。定子(静止部分)的磁场是通过使用绕制的定子励磁绕组或永磁体产生的。通常，有刷直流电动机便宜，体积小且易于控制。

无刷电动机–这种电动机通过使用附着在其上的永磁体在转子中产生磁场，并通过电子方式实现换向。它们通常比常规的有刷型直流电动机更小，但价格更高，因为它们在定子中使用“霍尔效应”开关来产生所需的定子磁场旋转顺序，但是它们具有更好的转矩/速度特性，效率更高且使用寿命更长。

伺服电动机–这种电动机基本上是一种有刷直流电动机，带有某种形式的位置反馈控制连接到转子轴。它们连接到PWM型控制器，并由其控制，主要用于位置控制系统和无线电控制模型。

普通的直流电动机具有几乎线性的特性，其旋转速度取决于所施加的直流电压，输出转矩则取决于流经电动机绕组的电流。任何直流电动机的旋转速度可以从每分钟几转(rpm)到每分钟几千转不等，从而使其适用于电子，汽车或机器人应用。通过将它们连接到变速箱或齿轮系，可以降低它们的输出速度，同时又可以提高电动机的高速转矩输出。

有刷直流电动机-传统的有刷直流电动机基本上由两部分组成，电动机的静止主体称为定子，而内部旋转产生的运动称为直流电动机的转子或“电枢”。

电机绕制定子是一个电磁电路，由圆形连接在一起的电线圈组成，以产生所需的北极，南极，然后是北极等类型的旋转固定磁场系统，这与交流电机不同。定子磁场以施加的频率连续旋转。在这些励磁线圈中流动的电流称为电动机励磁电流。