微型有刷电机具有价格便宜、容易操控的特点应用在各个领域，如电动玩具、美容产品、个人护理产品、医疗器械等等大多用到的都是微型有刷直流电机。有刷直流电机的工作原理是怎样的呢？下面天孚微电机就来带大家来了解：微型直流电机（有刷）的工作原理。
首先我们来了解电机的结构，几乎所有的有刷直流电机组件都是一样的，定子+电刷+换向器如下图所示。
1.定子
定子能在转子的周围产生固定的磁场，磁场可以是永磁体或者电磁绕组产生，微型有刷直流电机的分类是由定子或者电磁绕组链接到电源的方式来区别。
2. 转子
转子是由一个或者多个绕组构成，当绕组受到激励时，就会产生磁场，转子磁场的磁极和定子的磁场磁极相反，互相吸引，从而使转子旋转。在旋转过种中，转子会按照不同的顺序持续激励绕组，因此转子产生的磁极绝不会与定子产生的磁极重叠，这个过种叫做换向。
3. 电刷与换向器
微型有刷直流电机与无刷微型电机不同，不需要控制器来切换绕组的电流方向，遥是直接通过换向器进行换向。在微型有刷直流电机的转轴上有安装一个分片式铜套，这个就是换向器，电机在运转过程中，电刷会沿着换向器滑动，和换向器不同分片接触。这些分片与不同的转子绕组连接，当电刷通电时就会在电机内部产生动态磁场。也是这种原因，导致微型有
刷直流电机磨损较为严重，导致电机使用寿命无法太长，这也是微型有刷直流电机的缺陷所在。
微型有刷直流电机的类型
1. 微型永磁体有刷直流电机
这种微型有刷直流电机是最常见的有刷电机，采用永磁体产生磁场，微型电机通的永磁体比绕组定子具有更高的效益，不过永磁体的磁性会随着时间衰退（永磁体只是一个名字，并不是真正的永磁）。有的永磁体微型直流电机还会加上绕组，防止磁性丢失。由于定子磁场的恒定的，所以永磁体有刷直流电机对电压变化响应非常快（下图为永磁体直流电机原理图）。
2. 并激有刷直流电机
微型电机的励磁线圈与电枢并联，励磁线圈中的电流与电枢中的电流相互独立（如图）。因此，这类电机具有卓越的速度控制能力，并激有刷直流电机不会出现磁性丢失的现象，因此比永磁体电机更加可靠。
3. 串激有刷直流电机
即励磁线圈与电枢串联，定子和电枢中的电流均随负载的增加而增加，因此这类电机是大转矩应用的理想之选。但是对速度不能实现精确控制。
4. 复激有刷直流电机
这种微电机是并激和串激电机的结合体，可产生串激和并激两种磁场。综合了并激和串激电机的性能，它具有大转矩与精准的速度控制优势。
微型有刷直流电机基本驱动电路
驱动电路用在使用了某类控制器并且要求速度控制的应用中。驱动电路的目的是为控制器提供改变微型有刷直流电机中绕组电流的方法，就功耗来说，这样的速度控制方法在改变直流电机的速度方面比起传统的模拟控制方法效率要高很多。传统的模拟控制要求与电机绕组串联一个额外的变阻器，这样会降低效率。驱动直流电机的方法多种多样。有些应用场合仅要求电机往一个方向运转。如下图，向一个方向驱动直流电机的电路。前者采用低端驱动，后者采用高端驱动。使用低端驱动的优点是可以不必使用FET驱动器。
在每个电路中，直流电机的两端都跨接有一个二极管，目的是防止反电磁通量电压损坏晶体管。BEMF是在直流电机转动过程中产生的。当MOSFET关断时，电机的绕组仍然处于通电状态，会产生反向电流。D1必须具有合适的额定值，以能够消耗这一电流。
从上图可以看出，电阻R1和R2对于每个电路的工作很重要。R1用于保护单片机免遭电流突增的破坏，R2用于确保在输入引脚处于三态时，Q1关断。
直流电机的双向控制需要一个称为H桥的电路。H桥的得名缘于其原理图的外观，它能够使电机绕组中的电流沿两个方向运动。要理解这一点，H桥必须被分为两个部分，或两个半桥。 Q1和Q2构成一个半桥，而Q3和Q4构成另一个半桥。每个半桥都能够控制直流电机一端的导通与关断，使其电势为供应电压或地电位。当Q1导通，Q2关断时，直流电机的左端将处于供电电压的电势。导通Q4，保持Q3关断将使电机的相反端接地。标注有箭头的IFWD显示了该配置下电流的流向。
每个MOSFET的两端都跨接有一个二极管（D1-D4）。这些二极管保护MOSFET免遭MOSFET关断时由BEMF产生的电流尖峰的破坏。只有在MOSFET内部的二极管不足以消耗BEMF电流时，才需要这些二极管。电容（C1-C4）是可选的。这些电容的值通常不大于10 pF，它们用于减少由于换向器起拱产生的RF辐射。
在前向和后向模式中，桥的一端处于地电势，另一端处于VSUPPLY。IFWD和IRVS箭头分别描绘了前向和后向运行模式的电路路径。在惯性滑行模式中，电机绕组的接线端保持悬空，电机靠惯性滑行直至停转。刹车模式用于快速停止直流电机。在刹车模式下，直流电机的接线端接地。当直流电机旋转时，它充当一个发电机。将电机的引线短路相当于电机带有无穷大负载，可使电机快速停转。
设计H桥电路时，必须要考虑到一个非常重要的事项。当电路的输入不可预测（比如单片机启动过程中）时，必须将所有的MOSFET偏置到关断状态。这将确保H桥每个半桥上的MOSFET绝不会同时导通。同时导通同一个半桥上的MOSFET将导致电源短路，最终导致损坏MOSFET，致使电路无法工作。每个MOSFET驱动器输入端上的下拉电阻将实现该功能。
微型有刷直流电机速度控制
直流电机的速度与施加给电机的电压成正比。当使用数控技术时，脉宽调制（PWM）信号
被用来产生平均电压。电机的绕组充当一个低通滤波器，因此具有足够频率的PWM信号将
会在电机绕组中产生一个稳定的电流。平均电压、供电电压和占空比的关系由以下公式给出：公式1：VAVERAGE= D ×VSUPPLY
速度和占空比之间成正比关系。例如，如果额定直流电机在12V时以转速7000 RPM旋转，则当给电机施加占空比为50%的信号时，则电机将（理想情况下）以3500 RPM的转速旋转。PWM信号的频率是考虑的重点。频率太低会导致电机转速过低，噪音较大，并且对占空比
变化的响应过慢（关于速度控制前面已有文章描述过，这时再重复下）。
频率太高，则会因开关设备的开关损耗而降低系统的效率。经验之谈是在4 kHz至20 kHz
范围内，调制输入信号的频率。这个范围足够高，电机的噪音能够得到衰减，并且此时MOSFET（或BJT）中的开关损耗也可以忽略。一般来说，针对给定的电机用实验的办法找
到满意的PWM频率是一个好办法。
如何使用PIC单片机来产生控制直流电机速度的PWM信号
通过编写专门的汇编或C代码来交替翻转输出引脚的电平。另一个方法是选择带有硬件PWM模块的PIC单片机。Microchip提供的具有该功能的模块为CCP和ECCP模块。许多
PIC单片机都具有CCP和ECCP模块。CCP模块能够在一个I/O引脚上输出分辨率为10位的PWM信号。10位分辨率意味着模块可以在0%至100%的范围内实现210（即1024）个可能
的占空比值。使用该模块的优点是它能在I/O 引脚上自主产生PWM信号，这样解放了处理器，使之有时间完成其他任务。CCP模块仅要求开发者对模块的参数进行配置。配置模块包括设置频率和占空比寄存器。ECCP模块不仅能提供CCP模块的所有功能，还可以驱动全桥
或半桥电路。ECCP模块还具有自动关断功能和可编程死区延时。
微型有刷直流反馈机制
虽然直流电机的速度一般与占空比成正比，但不存在完全理想的电机。发热、换向器磨损以及负载均会影响电机的速度。在需要精确控制速度的系统中引入某种反馈机制。速度控制可以两种方式实现。第一种方式是使用某种类型的速度传感器。第二种方式是使用电机产生的BEMF电压。
传感器反馈
有多种传感器可用于速度反馈。最常见的是光学编码器和霍尔效应传感器。光学编码器由多个组件组成。在电机非驱动端的轴上安装一个槽轮。一个红外LED在轮的一侧提供光源，一个光电晶体管在轮的另一侧对光线进行检测（如图）。通过轮中槽隙的光线会使光电晶体管导通。转轴转动时，光电晶体管会随着光线通过轮槽与否导通和关断。晶体管通断的频率表征电机的速度。在电机发生移位的应用中，还将使用光学编码器来反馈电机位置。
霍尔效应传感器也被用来提供速度反馈。与光学编码器类似，霍尔效应传感器需要电机上连有一个旋转元件，并且还需要一个静止元件。旋转元件是一个外缘安装有一个或多个磁体的转轮。静止的传感器检测经过的磁体，并产生TTL脉冲。
反电磁通量
提供直流电机的快速反馈的另一种形式是BEMF电压测量。BEMF电压和速度成正比。下图显示，在双向驱动电路中测量BEMF电压的位置，一个分压器用于使BEMF电压下降到0-5V范围内，这样才能被模数转换器读取。BEMF电压是在PWM脉冲之间，当电机的一端悬空而另一端接地时测量的。在这种情况下，电机充当发电机，并且产生与速度成正比的BEMF电压。
最全直流电机工作原理与控制电路解析（无 刷+有刷+伺服+步进） 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。 典型的小型直流电动机 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，（PI）C和（机器人）类型的电路中。 基本直流电动机该直流电动机或直流电动机，以给它的完整的标题，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使用是速度控制，伺服控制类型的最常用的致动器，和/或需要定位。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。结果是基本上可以使用三种类型的直流电动机。 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比同等拉丝类型。 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
专业资料 电机简要学习手册 2015-2-3
一、直流电机原理与控制方法 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。
2 直流电动机基本结构与工作原理 2.1 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。 2.2 直流电机工作原理 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。 发电机的原理则是电机的逆过程：原动机提供转矩，利用法拉第电磁感应产生直流电流。 如下图，比较清晰的说明了直流电动机的原理。 3直流电机重要特性 如下图，更加清晰的揭示了直流电机电流电压与转速转矩之间的关系。 我们可以得到直流电机的四个基本方程：
直流电动机工作原理 直流电动机是一种非常常见的电动机，其工作原理是基于电磁感应与电动力学原理，可以将电能转化为机械能，广泛应用于各种场合。本文将详细介绍直流电动机的工作原理，包括直流电动机的组成、工作原理、特点、应用等方面。 一、直流电动机的组成 直流电动机由定子、转子、电刷、电枢、电磁铁、电容器等组成。其中，定子和电极部分是静部分，转子和电刷部分是动部分。下面将分别介绍各部分的结构和作用。 1. 定子：定子是电机的静部分，通常由铜线绕成的线圈与磁芯组成。定子的作用是产生磁场，使得转子可以在其内部旋转。磁场的强度与电流的大小成正比，通过控制电流的大小可以控制电机的输出功率。 2. 转子：转子是电机的动部分，通常由铜线绕成的线圈与铁芯组成。转子的作用是接受来自电极的电流，同时旋转并产生机械功。通常情况下，转子和定子之间存在一定的距离，称为气隙。 3. 电刷：电刷是直流电动机的重要组成部分之一，可以将直流电源的电能转换为机械能。电刷由碳材料制成，通过不断地滑动在旋转的电极表面，将电流导入定子线圈并产生磁场。
4. 电枢：电枢是直流电动机的另一个重要组成部分，由 铜线绕成的线圈和铁芯组成，是转子的一部分。电枢中流经电流的大小和方向决定了磁场的方向和大小，使得电机可以产生旋转力矩。 5. 电磁铁：电磁铁也是直流电动机的组成部分之一，通 常由螺线管组成。当通过电磁铁的电流大小改变时，可以控制定子产生的磁场大小，从而调节电机的输出功率。 6. 电容器：电容器是直流电动机的辅助部分，通常用于 存储电能。当电动机启动时，电容器中的电能可以提供额外的起动电流，使得电动机可以更容易地启动。 二、直流电动机的工作原理 直流电动机的工作原理是基于电磁感应与电动力学原理的。当直流电源通过电极和转子的电极时，会在电极上产生电流。随着电流的流动，电极周围产生磁场，通过电极的旋转，磁场也会随之旋转。在电磁感应的作用下，磁场会引起转子上的电流，使得转子产生旋转力矩。 当转子开始旋转时，电极的位置会不断变化，导致电流的大小和方向发生变化。这种变化会导致磁场的方向和大小也在不断变化，从而使得电机产生了旋转力矩。在电机不断旋转的过程中，电极和电刷之间的接触也是非常重要的，因为这可以使得电源和电机之间保持连接，从而维持电机的正常运转。 三、直流电动机的特点 直流电动机具有以下特点：
直流电机工作原理及特性 一、工作原理 直流电机是一种将直流电能转化为机械能的电动机。其工作原理基于洛伦兹力和电磁感应原理。直流电机由电枢和磁极组成。电枢由导电线圈绕制而成，磁极则由永磁体或电磁铁构成。 当电流通过电枢时，电枢会产生磁场。与此同时，磁极的磁场也存在。根据洛伦兹力原理，当电枢的磁场与磁极的磁场相互作用时，电枢会受到一个力的作用，使其开始旋转。电枢旋转的方向与电流的方向有关。 为了保持电枢的持续旋转，需要通过电刷和换向器来改变电流的方向。电刷和换向器的作用是在电枢旋转到一定角度时，改变电流的方向，使电枢继续受到力的作用，保持旋转。 二、特性 1. 转速特性：直流电机的转速与电压成正比，转速随着电压的增加而增加。当负载增加时，转速会下降，这是由于负载对电机的机械阻力增加所致。 2. 转矩特性：直流电机的转矩与电流成正比，转矩随着电流的增加而增加。当负载增加时，电机需要提供更大的转矩来克服负载的阻力。 3. 效率特性：直流电机的效率是指输出功率与输入功率之比。在额定负载下，直流电机的效率通常在80%到90%之间。效率越高，电机的能源利用率就越高。 4. 起动特性：直流电机具有较高的起动转矩，即在启动瞬间能够提供较大的转矩。这使得直流电机在需要快速启动或对起动转矩要求较高的应用中具有优势。 5. 调速特性：直流电机的转速可以通过调节电压或改变电枢电流来实现调速。通过改变电压或电流的大小，可以控制电机的转速，使其适应不同的工作要求。
6. 可逆性：直流电机具有可逆性，即可以正转和反转。通过改变电流的方向，可以改变电机的旋转方向。 7. 稳定性：直流电机具有较好的稳定性，即在负载变化较大的情况下，仍能保持较稳定的转速和转矩输出。 总结： 直流电机是一种将直流电能转化为机械能的电动机。其工作原理基于洛伦兹力和电磁感应原理。直流电机具有转速特性、转矩特性、效率特性、起动特性、调速特性、可逆性和稳定性等特点。这些特性使得直流电机在许多应用领域中得到广泛应用，如工业生产线、交通运输、家用电器等。
微型有刷电机具有价格便宜、容易操控的特点应用在各个领域，如电动玩具、美容产品、个人护理产品、医疗器械等等大多用到的都是微型有刷直流电机。有刷直流电机的工作原理是怎样的呢？下面天孚微电机就来带大家来了解：微型直流电机（有刷）的工作原理。 首先我们来了解电机的结构，几乎所有的有刷直流电机组件都是一样的，定子+电刷+换向器如下图所示。 1.定子 定子能在转子的周围产生固定的磁场，磁场可以是永磁体或者电磁绕组产生，微型有刷直流电机的分类是由定子或者电磁绕组链接到电源的方式来区别。 2. 转子 转子是由一个或者多个绕组构成，当绕组受到激励时，就会产生磁场，转子磁场的磁极和定子的磁场磁极相反，互相吸引，从而使转子旋转。在旋转过种中，转子会按照不同的顺序持续激励绕组，因此转子产生的磁极绝不会与定子产生的磁极重叠，这个过种叫做换向。 3. 电刷与换向器 微型有刷直流电机与无刷微型电机不同，不需要控制器来切换绕组的电流方向，遥是直接通过换向器进行换向。在微型有刷直流电机的转轴上有安装一个分片式铜套，这个就是换向器，电机在运转过程中，电刷会沿着换向器滑动，和换向器不同分片接触。这些分片与不同的转子绕组连接，当电刷通电时就会在电机内部产生动态磁场。也是这种原因，导致微型有
刷直流电机磨损较为严重，导致电机使用寿命无法太长，这也是微型有刷直流电机的缺陷所在。 微型有刷直流电机的类型 1. 微型永磁体有刷直流电机 这种微型有刷直流电机是最常见的有刷电机，采用永磁体产生磁场，微型电机通的永磁体比绕组定子具有更高的效益，不过永磁体的磁性会随着时间衰退（永磁体只是一个名字，并不是真正的永磁）。有的永磁体微型直流电机还会加上绕组，防止磁性丢失。由于定子磁场的恒定的，所以永磁体有刷直流电机对电压变化响应非常快（下图为永磁体直流电机原理图）。
直流电动机的控制 第一章引言 在日常生活中有直流电和交流电随之产生重要的直流电动机与交流电动机，然而直流电动机与交流电动机相比具有调速范围广，调速平滑方便，过载能力大，能承受平凡的冲击负载，可实现平凡的无极快速启动、制动和反转等优点，能满足生产过程自动化系统各种不同的特殊运行要求。直流电动机常应用于对起动和调速有较高要求的场合，如大型可逆式轧钢机、矿井卷扬机、龙门刨床、电动机车、大型车床和大型起重机等生产机械。 在机床等设备中，应用较多的是他励直流电动机，本设计（论文）以他励直流电动机为例介绍。 第二章直流电动机的基本原理及结构 2.1直流电动机的基本原理 直流电动机通过换向器配合电刷，当电枢通电时位于磁场N极下的绕组电流从首端流至尾端，位于磁场S极下的绕组电流从尾端流至首端。因此产生一个可使转子持续转动的电磁转矩。 直流电机是一种能实现机电能量转换的电磁装置，它能使绕组在气隙磁场中旋转感生出交流电动势，并依靠换向装置，将此交流电变为直流电。其产生交流电的物理根源在于，电机中存在磁场和与之有相对运动的电路，即气隙磁场和绕组。旋转绕组和静止气隙磁场相互作用的关系可通过电磁感应定律和电磁力定律来分析。 根据电磁感应定律，在恒定磁场中，当导体切割磁场磁力线时，导体中将感应电动势。如果磁力线、导体及其运动方向三者互相垂直，则导体中产生的感应电动势的大小为 e=Blv (2—1) 式中,B为磁感应强度,单位为T; l 为导体切割磁力线的有效长度,单位为m; v 为导体切割磁场的线速度,单位为m/s; e 为导体感应电动势,单位为V。 依据电磁力定律，当磁场与载流导体相互垂直时，作用在载流导体上的电磁力为 f =Blv (2—2) 式中，为载流导体中电流，单位为A；为电磁力，单位为N。电磁力的方向用左手定则确定。
微型电机种类及工作原理 微型电机是一种小型电机，可以在极小的空间内工作。它们可以通过直流或交流电源工作，可以用于各种应用，如机器人、自动化、医药设备等等。 微型电机根据其工作原理可分为几种类型，常见的有以下几种。 1. 直流电机 直流电机是一种最常见的微型电机，它由电枢和永磁体组成。电磁力作用于电枢上的导线，导致电枢旋转。在直流电机中，电源提供的直流电流是被控制的。 2. 步进电机 步进电机是另一种常见的微型电机。它们由多个电磁铁组成，并受到一个专用控制器的控制。步进电机可以以微小的步进方式移动，精确的定位位置，它们用于精密控制设备，如机器人制造和医药设备。 3. 交流电机 交流电机将交流电转换为机械能。这些电机常用于电动玩具和其他小型设备中。它们可以以使用时进行调节的不同速度运行。 4. 马达 马达是将电能转化为机械能的一种设备，它们常用于电子设备、电动汽车、医疗设备等各种工业领域中。马达可以使用交流电源或直流电源。
以上是微型电机主要的四种类型。它们都有各种各样的应用。下面介 绍微型电机的工作原理，以直流电机为例子。 直流电机的工作原理如下： 1. 把电机和电源连接起来，在电枢和电磁铁之间产生电流。 2. 电枢上的电流通电磁铁并生成一个磁场，这个磁场会引起电枢旋转。 3. 电枢旋转的时候，电磁铁的极性会发生变化，从而反转磁场，这个 过程会周期性重复。 4. 然后重复这个过程，使电机旋转并产生动力。 在微型电机领域，这只是一个简单的例子，每种类型的微型电机工作 原理都有所不同。但是，了解每种类型的微型电机的工作原理是设计 和应用这些设备的基础，可以更好的应用于各种领域。
电动车无刷直流电机工作原理 电动车无刷直流电机是现代电动车中最常见的电机类型之一，其工作原理是利用永磁体和电磁线圈之间的相互作用，将电能转化为机械能，从而实现电动车的驱动。下面，我们来详细介绍一下电动车无刷直流电机的工作原理。 1. 永磁体的作用 无刷直流电机中的永磁体通常由一些强磁性材料制成，如铁钕硼（NdFeB）等。当电流通过电机中的电线时，电线产生的磁场和永磁体产生的磁场相互作用，从而产生一个力和转矩，推动电动车转动。 2. 电子调速器的作用 电子调速器是控制电动车无刷直流电机的重要组成部分之一，它通过控制电机产生的旋转速度和转矩大小来调整电动车的加速度和行驶速度。电子调速器主要由电容、电阻、电感和半导体开关等元器件组成，可以实现高效、精准的电机控制。 3. 相序控制器的作用 相位控制器主要由两个压力传感器组成，可以检测电机的负载和转矩，并根据车速、加速度等参数自动调整电机的转速和转矩。相序控制器还可以检测电池电压、电流和温度等参数，保证电动车的安全性和稳定性。 4. 转子和定子的作用 电动车无刷直流电机的转子和定子是实现电能转换的重要组成部分，它们通过交替形成的磁场相互作用，使电机产生转矩。转子和定子之间的磁场通常由电子调速器控制，可以实现高效的电机控制和驱动。 总之，无刷直流电机是现代电动车中最常见的电机类型之一，其工作原理是利用永磁体和电磁线圈之间的相互作用，将电能转化为机械能，从而实现电动车的驱动。为了实现高效、稳定的电机控制，电动车中通常采用电子调速器和相序控制器等先进的电机控制技术。对
于电动车爱好者和专业技术人员来说，了解电动车无刷直流电机的工作原理非常重要，不仅有助于更好地理解电机驱动技术的发展趋势，还可以为其日常维护和维修工作提供帮助。
直流电机的工作原理与应用 一、工作原理 直流电机是一种将直流电能转化为机械能的装置。它由电源、定子和转子三部 分组成。定子是由通电的线圈构成，通常称为“电枢”，而转子是由导电材料制成， 通常称为“永磁体”。直流电机的工作原理可以归纳如下： 1.电枢和磁场的相互作用：当电枢通电时，产生的电流在电枢中形成 一个磁场。而磁场与永磁体的磁场相互作用，产生力矩。 2.电流的反向变化：当电流的方向发生改变时，该电流在磁场中受到 力的方向也会改变。这导致转子继续旋转。 3.机械输出：转子的旋转将电能转化为机械能，驱动电机的工作。 二、应用领域 直流电机具有结构简单、控制方便、启动转矩大、转速可调等特点，被广泛应 用于各个领域。以下是直流电机常见的应用领域： 1.工业制造：直流电机广泛应用于工业制造领域，用于驱动各种机械 设备，如机床、风机、水泵等。直流电机的调速性能好，使其在工业制造中能够满足不同功率和转速需求。 2.交通运输：直流电机被用于电动车、电动自行车、电动船和电动机 车等交通工具中。直流电机在交通运输方面的应用，减少了对化石能源的依赖，有助于减少环境污染。 3.家用电器：直流电机应用于家用电器，如洗衣机、风扇和空调等。 直流电机的可靠性和高效性使其成为家用电器的理想选择，提供了持久的性能和节能效果。 4.航空航天：直流电机在航空航天领域有广泛应用。例如，在无人机 和航天器中，直流电机通常被用于驱动螺旋桨或推进器，提供必要的推力。 5.医疗设备：直流电机在医疗设备中发挥着重要的作用。例如，直流 电机用于医用泵浦、手术器械和呼吸机等设备中，提供精确的控制和可靠的性能。 三、直流电机的优势 相比其他类型的电机，直流电机有以下几个明显的优势：
简述直流电动机的基本结构和工作原理 直流电动机是一种将直流电能转化为机械能的装置，广泛应用于各种工业和家用设备中。它的基本结构包括定子、转子、电刷和电枢等部分。 定子是直流电动机的静止部分，由定子铁芯和绕组组成。定子铁芯是由硅钢片堆叠而成，具有较高的磁导率和低的磁滞损耗，以提高磁场的稳定性。定子绕组则是由若干匝的导线绕制而成，通过通电产生磁场。 转子是直流电动机的旋转部分，也是电动机的主要运动部件。它由铁芯、电枢和电枢绕组组成。转子铁芯通常由硅钢片制成，以降低铁芯的磁滞损耗。电枢则是由许多个绕组组成，通常采用绝缘导线绕制而成。电枢绕组的导线数量和排列方式根据具体需求而定。 电刷是直流电动机的关键部件之一，它位于转子的两侧，通过与电枢绕组的接触实现电能的传递。电刷通常由碳材料制成，具有良好的导电性能和耐磨性。 电枢是直流电动机的核心部件，也是将电能转化为机械能的关键。当电流通过电枢绕组时，会在电枢绕组中产生一个磁场。根据左手定则，磁场与电枢绕组中的电流方向相互垂直，产生一个力矩，使电枢开始旋转。通过不断改变电枢绕组中的电流方向，可以实现电机的正反转。
直流电动机的工作原理可以简单概括为：当电流通过定子绕组时，产生一个恒定的磁场。这个磁场会与电枢绕组中的电流相互作用，产生一个力矩，使电枢开始旋转。同时，通过电刷与电枢绕组的接触，可以不断改变电枢绕组中的电流方向，从而实现电机的正反转。 总结起来，直流电动机的基本结构包括定子、转子、电刷和电枢等部分。其工作原理是利用定子绕组产生的磁场与电枢绕组中的电流相互作用，产生一个力矩，实现电能到机械能的转换。直流电动机在各种设备中具有广泛的应用，是现代工业和家庭生活中不可或缺的重要装置。
直流无刷电动机工作原理与控制方法直流无刷电动机（Brushless DC Motor，简称BLDC）是一种基于电磁力作用实现机械能转换的电机。与传统的有刷直流电动机相比，BLDC 电机不需要传统的用于换向的有刷子和槽型换向器，具有寿命长、效率高和维护方便等优点。BLDC电机广泛应用于工业自动化、电动车辆、航空航天等领域。 BLDC电动机的工作原理如下： 1.结构组成：BLDC电动机主要由转子、定子和传感器组成。 2.定子：定子是由硅钢片叠压而成，上面布置有若干个线圈，通电后产生磁场。 3.转子：转子上布置有磁铁，组成多个极对，其中每个极对由两个磁体构成。 4.传感器：BLDC电机中通常搭配有霍尔传感器或者编码器，用于检测转子位置，实现无刷电机的精确控制。 BLDC电动机的控制方法如下： 1.转子位置检测：通过霍尔传感器或编码器检测转子位置，以便控制电机的相电流通断和电流方向。 2.电流控制：根据转子位置信息，利用控制算法控制电机的相电流，将电流引导到正确的相位上以实现电机的转动。 3.电压控制：根据电机转速需求，控制电机的进给电压，调整电机转速。
4.速度控制：通过调整电机的进给电压和相电流，使电机达到所需的 速度。 5.扭矩控制：通过控制电机的相电流大小，控制电机的输出扭矩。 BLDC电机的控制可以分为开环控制和闭环控制两种方式： 1.开环控制：根据电机的数学模型和控制算法，在事先给定的速度范 围内，根据转子位置信息和电机参数计算出合适的相电流和电压进行控制。开环控制简单，但无法实现高精度的转速和位置控制。 2.闭环控制：通过传感器实时检测转子位置和速度，在控制算法中进 行比较，调整相电流和电压，使电机输出所需的速度和扭矩。闭环控制可 以实现高精度的转速和位置控制，但相对于开环控制，需要更多的硬件和 软件支持。 总结起来，BLDC电动机通过转子位置检测和电流控制实现高精度的 转速和位置控制。在控制方法上，可以采用开环控制或闭环控制，根据具 体应用的需求选择合适的控制方式。
简述直流发电机工作原理 直流发电机是一种将机械能转换为电能的装置，其工作原理基于电磁感应定律。下面将详细介绍直流发电机的各个工作环节。 1.直流发电机工作原理 直流发电机的基本原理是利用电磁感应产生电流。当一个导线或导线回路在磁场中旋转时，导线中就会产生感应电流。这个过程被称为法拉第电磁感应定律。 2.电磁感应原理 电磁感应是指当一个导线或导线回路置于变化的磁场中时，导线内会产生电动势，从而产生电流。这个过程中，磁通量的变化率与感应电动势成正比，即法拉第电磁感应定律的表达式为：e=-dΦ/dt。 3.磁场方向和电枢反应 在直流发电机中，磁场方向与电枢的平面垂直，这样可以在电枢上产生最大的转矩。电枢反应是指电枢中的电流产生的磁场对原磁场的影响。适当的电枢反应可以增加输出电压，但过大的电枢反应会导致换向问题。 4.直流电机的换向 换向问题是由于电枢反应导致磁场方向偏移，使得电枢上的电流方向发生变化。为了避免换向问题，可以通过增加磁场强度、减小电枢反应等方法来保持磁场方向的稳定。 5.电磁转矩与负载的关系 直流发电机的电磁转矩与负载之间存在一定的关系。当负载增加
时，电磁转矩也会相应增加，以保持发电机转速的稳定。通过调整转矩和负载可以实现对直流发电机的调速和制动等操作。 6.控制调节电磁转矩 电磁转矩可以通过调节励磁电流、电枢电流或两者同时调节来控制。在实际应用中，根据需要选择合适的调节方法，例如通过励磁调节器来改变励磁电流，从而改变电磁转矩。 7.发电机状态和电动机状态的转变 直流发电机和直流电动机具有相似的结构和工作原理，因此它们之间可以实现状态的转变。当直流电动机的电源反接时，它就会变成直流发电机，从而实现电动机和发电机之间的转换。 8.直流电机的结构与维护 直流电机主要由定子、转子、换向器和轴承等组成。定子包括机座、磁极和电枢等；转子则包括轴、铁芯和换向器等。在日常维护中，要保持电机表面的清洁和干燥，定期检查换向器和电刷的磨损情况，并及时更换受损部件。 9.磁路与介电常数对电机性能的影响 磁路和介电常数对直流电机的性能具有重要影响。磁路的饱和程度和磁滞效应会影响电机的励磁和损耗；介电常数则影响电机的绝缘性能和机械强度。在电机设计过程中，需要对这些因素进行综合考虑，以提高电机的性能。 10.发电机的额定数据与性能指标 发电机的额定数据和性能指标是评价其优劣的关键因素。额定数
直流电机速度控制原理 直流电机是一种常见的电动机类型，广泛应用于工业、交通、家电等领域。在许多应用场景中，需要对直流电机的转速进行精确控制，以满足不同的工作需求。本文将介绍直流电机速度控制的原理以及常用的控制方法。 1. 直流电机基本原理 直流电机是利用电磁感应原理将电能转换为机械能的装置。当直流电流通过电机的定子线圈时，会在定子中产生磁场。同时，通过电机的转子线圈也会有电流流过，由于磁场的作用，转子会受到力的作用而旋转。 2. 速度控制原理 直流电机的速度控制一般是通过改变电机输入电压或改变定子电流来实现的。下面介绍几种常见的速度控制方法： （1）电压控制方法 通过改变直流电机的输入电压来控制其转速。当提高电压时，电机的转速也会相应增加；当降低电压时，电机的转速会减小。这种方法简单直接，但是受限于电源电压的范围。 （2）PWM控制方法
PWM（Pulse Width Modulation）控制方法是一种通过改变脉冲宽度来控制电机转速的方法。通过不断改变脉冲的占空比，即高电平时间与周期的比值，可以控制电机的平均输入电压，从而实现转速的控制。这种方法可以在宽范围内进行调节，控制精度高。 （3）电流控制方法 直流电机的转矩和转速之间存在一定的关系，通过改变电机的定子电流，可以实现对转速的控制。当增加定子电流时，电机的转速会增加；当减小定子电流时，电机的转速会减小。这种方法适用于需要在较低速度范围内进行控制的情况。 3. 速度控制系统 直流电机的速度控制一般由控制器、传感器和执行器等组成。控制器负责接收输入的控制信号，并根据信号进行处理，控制输出电压或电流；传感器用于检测电机的转速或位置信息，并将其反馈给控制器；执行器根据控制信号调整电压或电流，控制电机的转速。 4. 应用领域 直流电机的速度控制广泛应用于各个领域。在工业领域，直流电机的速度控制可以用于机床、输送机、印刷机等设备中，以满足不同工艺要求；在交通领域，直流电机的速度控制可以用于电动车、电
直流电机的控制原理 直流电机是一种常用的电机类型，其控制原理相对于其他类型的电机略有不同。下面将从控制原理图，电枢控制和励磁控制等方面详细介绍直流电机的控制原理。 一、控制原理图 直流电机的控制原理图一般由主电路和控制电路两部分组成。主电路包括电源、电枢回路和励磁回路，控制电路包括电位器、控制器和传感器等。 在直流电机控制原理图中，电源是提供能量的来源，一般采用直流电源。电枢回路是直流电机的主要组成部分，它由电枢、换向器和电刷组成。电枢的作用是将电源的电能转化为机械能，换向器的作用是将电枢上的电流方向改变，保证旋转方向的正确性，电刷的作用是将换向器与外电路连接起来，实现在静止部分和旋转部分之间传递电能。 励磁回路是直流电机中的另一个重要组成部分，它由励磁绕组和励磁电源组成。励磁绕组的作用是产生磁场，励磁电源的作用是提供磁场能量。在直流电机中，励磁绕组一般固定在定子上，通过调节励磁电源的电流大小来控制磁场强度和方向。 控制电路的作用是实现对直流电机的精确控制。在控制电路中，控制器是核心部件，它的作用是将输入信号转换为输出信号，控制电
机的转速、方向和磁场强度等参数。传感器的作用是检测电机的状态信息，如转速、电流、电压等，将这些信息反馈给控制器，实现对电机的精确控制。 二、电枢控制 电枢控制是直流电机控制的主要方式之一，其目的是控制电机的转速和方向。在电枢控制中，通过调节电枢电压的大小和方向来实现对电机转速和方向的调节。 在直流电机中，电枢电压的大小可以通过改变电源电压或改变电刷的位置来实现。当需要提高转速时，可以提高电源电压或将电刷位置调近；当需要降低转速时，可以降低电源电压或将电刷位置调远。同时，通过改变电刷的位置可以实现电机的正反转。 除了调节电压大小外，还可以通过调节电枢电路的电阻来实现转速和方向的调节。当需要提高转速时，可以减小电阻；当需要降低转速时，可以增大电阻。同时，通过改变电阻的大小可以实现电机的正反转。 三、励磁控制 励磁控制是直流电机控制的另一种方式，其目的是控制电机的磁场强度和方向。在励磁控制中，通过调节励磁电流的大小来实现对磁场强度和方向的调节。 在直流电机中，励磁电流的大小可以通过改变励磁电源的电流来
直流电机的基本工作原理 直流励磁的磁路在电工设备中的应用,除了直流电磁铁直流继电器、直流接触器等外,最重要的就是应用在直流旋转电机中;在发电厂里,同步发电机的励磁机、蓄电池的充电机等,都是直流发电机；锅炉给粉机的原动机是直流电动机;此外,在许多工业部门,例如大型轧钢设备、大型精密机床、矿井卷扬机、市内电车、电缆设备要求严格线速度一致的地方等,通常都采用直流电动机作为原动机来拖动工作机械的;直流发电机通常是作为直流电源,向负载输出电能；直流电动机则是作为原动机带动各种生产机械工作,向负载输出机械能;在控制系统中,直流电机还有其它的用途,例如测速电机、伺服电机等;虽然直流发电机和直流电动机的用途各不同,但是它们的结构基本上一样,都是利用电和磁的相互作用来实现机械能与电能的相互转换; 直流电机的最大弱点就是有电流的换向问题,消耗有色金属较多,成本高,运行中 的维护检修也比较麻烦;因此,电机制造业中正在努力改善交流电动机的调速性能,并且大量代替直流电动机;不过,近年来在利用可控硅整流装置代替直流发电机方面,已经取得了很大进展;包括直流电机在内的一切旋转电机,实际上都是依据我们所知道的两条基本原则制造的;一条是：导线切割磁通产生感应电动势；另一条是：载流导体在磁场中受到电磁力的作用;因此,从结构上来看,任何电机都包括磁场部分和电路部分;从上述原理可见,任何电机都体现着电和磁的相互作用,是电、磁这两个矛盾着的对立面的统一;我们在这一章里讨论直流电机的结构和工作原理,就 是讨论直流电机中的“磁”和“电”如何相互作用,相互制约,以及体现两者之间相互关系的物理量和现象电枢电动势、电磁转矩、电磁功率、电枢反应等; 一、直流发电机的基本工作原理
直流电机的工作原理及特性 直流电机是一种电动机，以其结构简单、控制精度高、效率高、输出功率大等优点而受到广泛应用。本文将从工作原理、特性两个方面对直流电机进行详细介绍。 一、工作原理 直流电机的工作原理是靠用直流电产生的磁场作用在转子上，使转子旋转。直流电机实际上是一个能把电动机和发电机互相转换的机器，因为直流电是双向运动的，所以他可以既做发电机又可以做电动机。 （一）机械结构 直流电机机械结构分为定子和转子两部分。定子包括机座、磁极、绕组等。转子是电动机旋转的部分，包括转子铁心、绕组和电刷等。当电机接入电源并加上磁通，就会在转子上产生一个磁场。由于转子上产生的磁队是与磁通方向相反的，因此磁力会推动旋转电机，从而使转子开始转动。 （二）电磁学原理 直流电机的转速与线圈导体上通过电流的方向、大小，磁极和线圈位置等因素有关。当直流电通过定子绕组时，就会产生磁极磁通，因此在转子上的绕组中就会感应出电磁力和转矩。电机转子的移动速度主要取决于该转矩。转矩越大，电机就能
承受更多的外力，提供更高的机械输出；反之，转矩越小，电机就需要承受更小的外力。 二、特性 （一）功率和效率 直流电机的输出功率和效率都很高。在电机运行时，电梯将能量输出到外部驱动机器，其能量转化效率约为88%~96%，具有一定的经济性和高性价比的特点。 （二）输出特性 直流电机存在强大的输出特性，这意味着它可以在不同的工作负载下产生不同的扭矩和速度。直流电机的特性也非常稳定，当负载发生变化时，电机的输出也能及时发生相应地变化，从而实现更高的精度。 （三）寿命和维护 直流电机的寿命较长，使用寿命通常可达到15000小时。它还具备一定的可靠性和稳定性，使用稳态电源能有效促进电机使用寿命。通常情况下，直流电机不需要经常维护，只需要清洗和润滑，更换磨损和损坏的部件即可。 （四）控制精度 直流电机的速度控制精度非常高，控制范围广，在高低转速下都能实现同样高的控制精度。这也让它在工业控制领域中得到了广泛应用，如分步马达、电动升降平台、电动梯等等。 总结
直流电机的结构和控制原理 参考资料：https://www.doczj.com/doc/c719065727.html,/s/blog_71facf000100pyy4.html 一、直流电机的结构和控制原理 1、直流电机的工作原理概述： 在电力拖动领域，随着变频器的出现形成交流调速技术的日渐成熟和低成本化，在不断侵蚀着直流调速的“地盘”，但直到今天，直流调速仍固守着日渐缩小的“阵地”。直流电机具有调速性能好、调速方便平滑，调速装置简单、调范围广等特点，能承受频繁冲击负载、过载能力强（由变频器和交流电机构成的交流调速系统，还有一定差距），能实现频繁速启、制动及逆向旋转，能满足各种机械负载的特性要求。直流电机的最大缺点，是因碳刷换向器的滑动电接触方式和整体结构交流电动机更为复杂等原因造成的维护工作量较大，需定期更换碳刷等。 二、直流电机的结构比交流电动机复杂得多，主要由： 1）主磁极。由主磁极铁芯及套装在铁芯上的励磁线圈构成，作用是建立主磁场； 2）机座。为主磁路的一部分，同时构成电机的结构框架，由厚钢板或铸钢件构成； 3）电枢铁芯。为电枢绕组的支撑部件，也为主磁路的一部分，由硅钢片叠压而成； 4）电枢绕组。直流电机的电路部分，由绝缘的圆形或矩形截面的导线绕成； 5）换向器。由许多鸽形尾的换向片排列成一个圆筒、片间用V形云母绝缘，两端再用两个形环夹紧而构成。用作直流发电机时，称整流子，起整流作用；用于直流电动机时，用于（逆变）换向； 6）电刷装置。由电刷、刷盒、刷杆和连线等构成，是电枢电路的引出（或引入）装置。 7）换向极。由铁芯和绕组构成，起改善换向，气隙磁场匀称等作用。 直流电机是将电源电能转变为轴上输出的机械能的电磁转换装置。由定子绕组通入直流励磁电流，产生励磁磁场，主电路引入直流电源，经碳刷（电刷）传给换向器，再经换向器将此直流电转化为交流电，引入电枢绕组，产生电枢电流（电枢磁场），电枢磁场与励磁磁场合成气隙磁场，电枢绕组切割合成气隙磁场，产生电磁转矩。这是直流电机的基本工作原理。 上图为简单的两极直流电机模型，由主磁极（励磁线圈）、电枢（电枢线圈）、电刷和换向片等组成。固定部分（定子）上，装设了一对直流励磁的静止的主磁级N、S，主磁级由励磁线圈的磁场产生；旋转部分（转子）上，装调电枢铁芯与电枢绕组。电枢电流由外供直流电源所产生。定子和转子之间有一气隙。电枢线圈的首、末端分别连接于两个圆弧型的换向片上，换向片之间互相绝缘，由换向片构成的整体称为换向器。换向片固定在转轴上，与转轴也是绝缘的。在换向片上放置着一对固定不动的电刷B1、B2，当电枢旋转时，电枢线圈通过换向片和电刷与外电路接触（引入外供直流电源）。因为主磁极的磁场方向是固定不变的（由接入励磁电源极性所决定），要使电枢受到一个方向不变的电磁转矩，关键在于：当线圈边在不同极性的磁极下，如何将流过线圈中的电流方向极时地加以变换，即进行所谓“换向”，线圈中的电流所随所处磁极极性的改变同时改变其方向，以确保线圈在不同磁极下