直流电机是什么,直流电机原理介绍

直流电动机 [1] 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。

1直流电机简介

直流电机(DM)是指能将直流电能转换成机械能(直流电动机)或将机械能转换成直流电能(直流发电机)的旋转电机。它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。当它作电动机运行时是直流电动机，将电能转换为机械能;作发电机运行时是直流发电机，将机械能转换为电能。

直流电机由转子(电枢)、定子(励磁绕组或者永磁体)、换向器、电刷等部分构成，以其良好的调速性能以至于在矢量控制出现以前基本占据了电机控制领域的整座江山。但随着交流电机控制技术的发展，直流电机的弊端也逐渐显现，在很多领域都逐渐被交流电机所取代。但如今直流电机仍然占据着不可忽视的地位，广泛用于对调速要求较高的生产机械上，如轧钢机、电力牵引、挖掘机械、纺织机械，龙门刨床等等，所以对直流电机的了解和研究仍然意义重大。

直流电机结构

如下图，是直流电机结构图，电枢绕组通过换向器流过直流电流与定子绕组磁场发生作用，产生转矩。定子按照励磁可分为直励，他励，复励。电枢产生的磁场会叠加在定子磁场上使得气隙主磁通产生一个偏角，称为电枢反应，通常加补偿绕组使磁通畸变得以修正。

如图所示给两个电刷加上直流电源，如上图(a)所示，则有直流电流从电刷 A 流入，经过线圈abcd，从电刷 B 流出，根据电磁力定律，载流导体ab和cd收到电磁力的作用，其方向可由左手定则判定，两段导体受到的力形成了一个转矩，使得转子逆时针转动。如果转子转到如上图(b)所示的位置，电刷 A 和换向片2接触，电刷 B 和换向片1接触，直流电流从电刷 A流入，在线圈中的流动方向是dcba，从电刷 B 流出。

此时载流导体ab和cd受到电磁力的作用方向同样可由左手定则判定，它们产生的转矩仍然使得转子逆时针转动。这就是直流电动机的工作原理。外加的电源是直流的，但由于电刷和换向片的作用，在线圈中流过的电流是交流的，其产生的转矩的方向却是不变的。

直流电机是磁场不动直流电机的工作原理，导体在磁场中运动;交流电机是磁场旋转运动，而导体不动。

直流电动机分为定子绕组和转子绕组。定子绕组产生磁场。当通直流电时。定子绕组产生固定极性的磁场。转子通直流电在磁场中受力。于是转子在磁场中受力就旋转起来。

直流电机构造复杂。造价高。

2、无刷直流电机的工作原理

当给内置霍耳传感器接通电源时，这些霍耳传感器将信号输入到控制器，(其实这些信号间接反映了转子所处的位置)控制器对这些信号经过判断之后，作出相应的输出，并给相应的线圈通电，通电产生了磁场。

因为同性相斥，异性想吸的原理，定子和转子就相对移动。

普通无刷电机的定子是线圈(上面连有霍耳传感器)，于是转子(磁钢及轮子)受迫转动。转子一转动，内置霍耳传感器的输出信号便发生改变，控制器又输出不同方向的电流，而该输出产生的磁场又刚好再次和固定磁场(磁钢)同性相斥，异性相吸，结果再次迫使转子转动，接着霍耳传感器的输出信号又再次发生改变。

。。。。。。这样周而复使，轮子就不断转动(每次霍耳信号改变，控制器产生的电流方向要与电机所要求的一致才行，也就是相序要匹配，轮子才会朝一个方向运动)。

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直流电机的结构工作原理是什么?

由机械能转变为直流电能的电机，称为直流发电机;而由直 流电能转变为机械能的电机，称为直流电动机。直流电动机具有优良的调速特性，调速平滑、方便，调速范 围广;过载能力大，能承受频繁的冲击负载，可实现频繁的无级 快速启动、制动和反转;能满足生产过程自动化系统各种不同的 特殊运行要求。虽然其制造成本和维护费用比交流电动机大，但 因交流电动机的调速性能至今还不能与直流电动机相比，因而直 流电动机在需要宽广调速的场合和要求有特殊运行性能的自动控 制系统中，一直占有突出的地位。

有刷直流电机的工作原理是什么?

直流电机有定子和转子两大部分组成，定子上有磁极(绕组式或永磁式)，转子有绕组，通电后，转子上也形成磁场(磁极)，定子和转子的磁极之间有一个夹角，在定转子磁场(N极和S极之间)的相互吸引下，是电机旋转。改变电刷的位子，就可以改变定转子磁极夹角(假设以定子的磁极为夹角起始边，转子的磁极为另一边，由转子的磁极指向定子的磁极的方向就是电机的旋转方向)的方向，从而改变电机的旋转方向

电动机的定子绕组多做成三相对称星形接法，同三相异步电动机十分相似。电动机的转子上粘有已充磁的永磁体，为了检测电动机转子的极性，在电动机内装有位置传感器。驱动器由功率电子器件和集成电路等构成，其功能是：接受电动机的启动、停止、制动信号，以控制电动机的启动、停止和制动;接受位置传感器信号和正反转信号，用来控制逆变桥各功率管的通断，产生连续转矩;接受速度指令和速度反馈信号，用来控制和调整转速;提供保护和显示等等。

由于无刷直流电动机是以自控式运行的，所以不会象变频调速下重载启动的同步电机那样在转子上另加启动绕组，也不会在负载突变时产生振荡和失步。中小容量的无刷直流电动机的永磁体，现在多采用高磁能积的稀土钕铁硼(Nd-Fe-B)材料。因此，稀土永磁无刷电动机的体积比同容量三相异步电动机缩小了一个机座号。

近三十年来针对异步电动机变频调速的研究，归根到底是在寻找控制异步电动机转矩的方法，稀土永磁无刷直流电动机必将以其宽调速、小体积、高效率和稳态转速误差小等特点在调速领域显现优势。无刷直流电机因为具有直流有刷电机的特性,同时也是频率变化的装置,所以又名直流变频,国际通用名词为BLDC。

直流电机是能实现直流电能和机械能互相转换的电机，主要结构由定子和转子两部分组成，常见种类有直流发电机和直流电动机。接下来简单介绍一下直流电机的优点与缺点。

直流电机的优点

1.控制性能好

2.速度容易调节

3.技术成熟

4.成本低

直流电机的缺点

1.转换器和电刷独立，速度提升不佳

2.电刷容易出故障

3.维修成本高