直流有刷电机的续流保护电路

TECHNOLOGY AND INFORMATION科学与信息化2023年3月下 135无刷直流电机相电流和母线电流的关系及电路保护策略讨论严孟凯1 张飞21. 中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司 天津 300452；2. 中联煤层气有限责任公司晋城分公司 山西 晋城 048001摘 要 关于无刷直流电机运行时相电流和母线电流之间的关系，很多使用者都不能清楚掌握，往往在设计系统时将电流限流保护措施施加在母线位置，这种不恰当的保护策略导致系统不能达到预期的保护期望。

本文着重就典型的无刷直流电机相电流和母线电流之间的内在联系加以阐述，以期提供给各用户一个清晰的内在联系和逻辑，方便各使用者正确的实施保护措施，避免系统损伤，并在后续设计中能够以此为基础，完成更加精确的、成熟的系统设计。

关键词 母线电；流相电流；保护措施；无刷直流电机Discussion on Relationship Between Phase Current and Bus Current of Brushless Direct Current Motor and Circuit Protection StrategyYan Meng-kai 1, Zhang Fei 21. China National Offshore Oil Corporation Energy and Technology Services Company, Engineering Technology Branch, Tianjin 300452, China2. China United Coalbed Methane Corp., Ltd., Jincheng Branch, Jincheng 048001, Shanxi Province, ChinaAbstract Regarding the relationship between phase current and bus current during the operation of brushless direct current motors, many users cannot clearly understand it, and often apply current limiting protection measures to the bus current position when designing the system, and this inappropriate protection strategy leads to that the system fails to achieve the expected protection expectations. This paper focuses on the intrinsic relationship between the phase current and bus current of typical brushless direct current motor, in order to provide each user with a clear internal connection and logic, facilitate the correct implementation of protection measures by each user, avoid system damage, and accordingly complete a more accurate and advanced system design in the subsequent design.Key words bus current; phase current; protection measure; brushless direct current motor1 无刷电机运行状态分析一般来讲，永磁无刷电机根据其运行工况可以分为最大包络运行状态，PWM 调制运行状态；全压堵转状态；以及PWM 堵转状态等等工况。

直流有刷电机的工作原理直流有刷电机是一种将电能转化为机械能的设备，在很多场合如风力发电机、电动汽车、电动工具等都有广泛的应用。

它的主要工作原理是靠磁场与电流之间的相互作用。

1.电机结构直流有刷电机由转子和定子两部分组成。

转子是旋转部分，由支撑转子轴的轴承、转子芯、换向器、磁轭、磁极等组成。

定子是静止部分，由定子铁芯、定子绕组、前后端盖等组成。

直流有刷电机采用永磁体产生磁场，具体而言，是通过接通定子绕组中的电流产生磁场，使其与永磁体形成磁通，从而实现旋转。

2.工作原理2.1 磁场与电流直流有刷电机中，磁极间存在一个轴向的磁通，称为空气磁通。

在运转时，定子绕组内会注入电流，这些电流会形成一个与空气磁通相互垂直的磁场。

由于电流的方向不同，产生的磁场方向也不同。

当电流流过绕组时，会形成磁场，磁场又会作用于磁极，从而改变磁通分布。

当磁通分布不均匀时，就会使得转子转动，因为电机中都是以磁极为方向的。

2.2 换向器的作用当转子继续转动时，该磁力会使转子绕组进入下一个磁场区域，但定子绕组中的电流方向仍然保持不变，从而导致磁力的极性变化。

为了让磁极的转动能够持续下去，需要交换绕组的电流方向。

这个任务就由变向器承担，变向器旋转一周将绕组中的电流方向反向，实现了磁极的转动。

2.3 感应电动势的产生由于绕组中的电流方向改变，因此会改变磁通的分布。

这种改变磁通的行为对电磁感应的产生十分重要。

当绕组中电流方向改变时，绕组中会产生一个感应电动势。

感应电动势的方向和磁通的方向成反比例关系，但它的大小与磁通的变化速度成正比例关系。

当磁通变化速度越快时，感应电动势的大小越大。

这种感应电动势会使电流在绕组内产生反向的流动，从而磁极继续旋转。

3.结论直流有刷电机主要通过磁场和电流的相互作用，产生电动势并将电能转换为机械能的过程中来实现其工作原理。

它也承担着许多应用的要求，例如高转速、高输出功率、高效率等要求，因此电机的设计不仅要考虑运动轨迹和电气性能，而且还要考虑其应用的实际情况，以达到更好的使用效果。

有刷直流电机换向电路1. 引言1.1 有刷直流电机换向电路的概述有刷直流电机是一种常见的电动机，广泛应用于各种领域，如家用电器、工业设备和汽车等。

在有刷直流电机中，换向电路起着至关重要的作用，它能够控制电流的方向，使电机实现正常运转。

换向电路的作用在于及时改变电机中通电的绕组，使电流的方向始终与磁场的方向保持正交关系，从而实现电机的正常运转。

换向电路的设计需要考虑到诸多因素，如电流大小、电机转速、绕组的结构等，只有在这些因素充分考虑的情况下，换向电路才能够发挥最佳效果。

在使用有刷直流电机的过程中，换向电路可能会遇到一些问题，如换向不及时、换向动作不准确等。

针对这些问题，我们需要及时分析并解决，以确保电机的正常运行。

有刷直流电机换向电路是电机运行的关键部件，对电机的工作性能和稳定性起着至关重要的作用。

在未来，随着科技的不断进步，有刷直流电机换向电路的设计和性能将会得到进一步提升，为电机的应用领域带来更广阔的发展空间。

2. 正文2.1 换向电路的基本原理有刷直流电机的换向电路是实现电机正反转的核心部分。

换向电路的基本原理是通过控制电机绕组中的电流方向，使得电机在不同的磁场作用下得以正常工作。

换向电路通常由电刷、换向环和换向器等部分组成，通过这些部件的协同工作，可以实现电机的换向操作。

除了电刷和换向器，换向环也是实现电机换向的重要部件。

换向环通常由导电材料制成，其位置安装在电机转子上。

当电机运行时，换向环会与电刷接触，从而改变电流的流向，实现电机的换向操作。

2.2 有刷直流电机的结构有刷直流电机是由定子和转子两部分组成的。

定子是由铁芯、绕组和换向器组成。

铁芯通常是用硅钢片叠压而成的，用于集中磁通和减小磁阻。

绕组是由绝缘线圈组成，固定在定子的绕线槽内，并与外部电源连接。

换向器是用于改变绕组通电方向的机械装置，可以使绕组产生反方向的电流。

转子由磁铁、轴和电刷组成。

磁铁通常是用永磁材料或电磁铁制成，用于产生磁场并与定子磁场相互作用。

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。

有刷直流电机工作原理详解有刷直流电机是一种广泛应用于各种工业领域的电机，其工作原理基于电磁感应原理，通过磁场和电流的作用力使转子转动。

下面将对有刷直流电机的工作原理进行详细解释。

一、有刷直流电机的结构有刷直流电机主要由定子、转子、电刷、换向器等部分组成。

定子通常由铁芯和绕组组成，用于产生磁场；转子由铁芯和绕组组成，其上产生的电流与定子的磁场相互作用产生转矩；电刷和换向器则用于控制电流的方向，保证电机正反转。

二、有刷直流电机的工作原理1、通电后，定子绕组产生磁场当有电流通过定子绕组时，绕组中的电流将产生磁场，该磁场在空间上呈闭合状态，称为磁路。

在磁路上，磁力线分布不均匀，使得磁路上的各点具有不同的磁阻。

2、转子在磁场中受力转动转子上的绕组在磁场中会受到力的作用，这个力就是转矩。

转矩的方向与电流的方向有关，当电流方向改变时，转矩方向也会改变。

因此，通过改变电流方向，可以控制电机的正反转。

3、电刷和换向器的作用电刷和换向器是有刷直流电机中非常重要的组成部分。

电刷的作用是将电源的正负极连接到转子的绕组上，以控制电流方向；换向器则用于自动改变电流的方向，以保证电机正反转。

4、调速原理有刷直流电机的调速原理主要是通过改变电流的大小来控制转矩的大小，从而控制电机的转速。

具体来说，当电流增大时，转矩增大，电机的转速也会相应提高；当电流减小时，转矩减小，电机的转速会降低。

因此，可以通过调节电流的大小来实现对电机转速的控制。

三、有刷直流电机的优缺点1、优点：有刷直流电机具有结构简单、控制方便、体积小、转速高、价格低等优点，因此在许多领域得到了广泛应用。

2、缺点：有刷直流电机的缺点主要包括磨损大、维护成本高、寿命短等。

由于电刷和换向器的存在，使得电机的可靠性受到一定的影响。

四、总结有刷直流电机是一种应用广泛的电机，其工作原理基于电磁感应原理，通过磁场和电流的作用力使转子转动。

有刷直流电机的优缺点并存，但其结构简单、控制方便、体积小、转速高等优点使得其在许多领域具有广泛的应用前景。

有刷直流马达驱动电路MX612 有刷直流马达驱动电路MX612概述该产品为电池供电的玩具、低压或者电池供电的运动控制应用提供了一种集成的有刷直流马达驱动解决方案。

电路内部集成了采用N沟和P沟功率MOSFET设计的H桥驱动电路，适合于驱动有刷直流马达或者驱动步进马达的一个绕组。

该电路具备较宽的工作电压范围（从2V到10V），最大持续输出电流达到1.2A，最大峰值输出电流达到2.5A。

该驱动电路内置过热保护电路。

通过驱动电路的负载电流远大于电路的最大持续电流时，受封装散热能力限制，电路内部芯片的结温将会迅速升高，一旦超过设定值(典型值150℃)，内部电路将立即关断输出功率管，切断负载电流，避免温度持续升高造成塑料封装冒烟、起火等安全隐患。

内置的温度迟滞电路，确保电路恢复到安全温度后，才允许重新对电路进行控制。

特性●低待机电流(小于0.1uA)；●低静态工作电流；●集成的H桥驱动电路；●内置防共态导通电路；●低导通内阻的功率MOSFET管；●内置带迟滞效应的过热保护电路(TSD)；●抗静电等级：3KV (HBM)。

典型应用● 2-6节AA/AAA干电池供电的玩具马达驱动；● 2-6节镍-氢/镍-镉充电电池供电的玩具马达驱动；● 1-2节锂电池供电的马达驱动引脚排列 引脚定义功能框图注：D A JAT A表示电路工作的环境温度，θJA为封装的热阻。

150℃表示电路的最高工作结温。

(2)、电路功耗的计算方法: P =I2*R其中P为电路功耗，I为持续输出电流，R为电路的导通内阻。

电路功耗P必须小于最大功耗P D(3)、人体模型，100pF电容通过1.5KΩ 电阻放电。

注：(1)、逻辑控制电源VCC与功率电源VDD内部完全独立，可分别供电。

当逻辑控制电源VCC掉电之后，电路将进入待机模式。

(2)、持续输出电流测试条件为：电路贴装在PCB上测试，SOP8封装的测试PCB板尺寸为25mm*15mm。

电特性参数表测试原理图PMOS体二极管导通电压测试原理图NMOS体二极管导通电压测试原理图时间参数测试原理图时间参数定义MX612电特性曲线典型应用线路图图1 MX612典型应用线路图特别注意事项：图1中的功率电源VDD对地去耦电容(C1)容值应根据具体的应用调整，VDD电压越高，输出峰值电流越大，C1取值越大,但是电容C1的取值至少需要4.7uF。

直流有刷电机是一种常见的电动机，其工作原理是利用直流电流产生的磁场与电枢绕组产生的磁场相互作用，从而产生转矩驱动机械运动。

在直流有刷电机的控制过程中，电流采样电阻和位置传感器起着至关重要的作用。

一、电流采样电阻1. 电流采样电阻的作用电流采样电阻通常安装在电机的电路中，用于实时监测电机的电流大小。

通过对电流的采样和测量，可以实现对电机的实时控制和保护，确保电机工作在安全稳定的状态下。

2. 电流采样电阻的原理电流采样电阻根据欧姆定律，利用电流通过导体时产生的电压与电阻的关系，将电流转换为电压信号。

通过对电压信号的测量和分析，可以得到电机的实际电流数值，为控制系统提供必要的反馈信息。

3. 电流采样电阻的选型在选择电流采样电阻时，需要考虑电机的额定电流、电阻的功率耗散能力、精度和温度特性等因素。

合理选型的电流采样电阻可以提高系统的稳定性和可靠性，降低能耗和成本。

二、位置传感器1. 位置传感器的作用位置传感器通常安装在电机轴承处，用于实时监测电机的转子位置和转速。

通过对位置信息的采集和反馈，可以实现电机的闭环控制和精准定位，提高系统的动态响应能力和控制精度。

2. 位置传感器的类型常见的位置传感器包括光电编码器、霍尔传感器、磁致伸缩传感器等。

它们通过不同的原理和技术，可以实现对电机位置和转速的准确测量，适用于不同场合的应用需求。

3. 位置传感器的应用位置传感器广泛应用于工业自动化、机械加工、航空航天等领域，为电机控制系统提供必要的位置反馈和闭环调节。

利用位置传感器，可以实现电机的精准定位、速度控制和运动精度提升，满足复杂工况下的应用需求。

直流有刷电机的电流采样电阻和位置传感器在电机控制系统中起着重要作用。

通过对电流和位置信息的实时采集和反馈，可以实现电机的精准控制和运动定位，提高系统的稳定性和可靠性，满足复杂工况下的应用需求。

在电机的设计和应用过程中，需要充分考虑电流采样电阻和位置传感器的选型和配置，以确保系统的性能和效果达到预期的要求。

7.2.2直流电动机工作原理与结构图7-4直流电动机模型图7-4是一个最简单的直流电动机模型。

在一对静止的磁极N和S之间，装设一个可以绕Z-Z'轴而转动的圆柱形铁芯，在它上面装有矩形的线圈abcd。

这个转动的部分通常叫做电枢。

线圈的两端a和d分别接到叫做换向片的两个半圆形铜环1和2上。

换向片1和2之间是彼此绝缘的，它们和电枢装在同一根轴上，可随电枢一起转动。

A和B是两个固定不动的碳质电刷，它们和换向片之间是滑动接触的。

来自直流电源的电流就是通过电刷和换向片流到电枢的线圈里。

图7-5换向器在直流电机中的作用当电刷A和B分别与直流电源的正极和负极接通时，电流从电刷人流入，而从电刷B流出。

这时线圈中的电流方向是从a流向b,再从c流向d。

我们知道，载流导体在磁场中要受到电磁力，其方向由左手定则来决定。

当电枢在图7-5(a)所示的位置时，线圈ab 边的电流从a流向b,用于表示，cd边的电流从c流向d,用。

表示。

根据左手定则可以判断出，ab边受力的方向是从右向左，而cd边受力的方向是从左向右。

这样，在电枢上就产生了反时针方向的转矩，因此电枢就将沿着反时针方向转动起来。

当电枢转到使线圈的ab边从N极下面进入$极，而cd边从S极下面进入N极时，与线圈a端联接的换向片1跟电刷B接触，而与线圈d端联接的换向片2跟电刷A接触，如图7-5 (b)所示。

这样，线圈内的电流方向变为从d流向c,再从b流向a,从而保持在N极下面的导体中的电流方向不变。

因此转矩的方向也不改变，电枢仍然按照原来的反时针方向继续旋转。

由此可以看出，换向片和电刷在直流电机中起着改换电枢线圈中电流方向的作用。

直流电机工作原理和结构一、直流电机工作原理直流发电机的工作原理直流电动机的工作原理电机的可逆运行原理两个定理与两个定则1、电磁感应定理在磁场中运动的导体将会感应电势，若磁场、体和导体的运动方向三者互相垂直，则作用导体中感应的电势大小为： e = B・l・v电势的方向用右手定则2.电磁力定律载流导体在磁场中将会受到力的作用，若磁场与载流导体互相垂直（见下图），作用在导体上的电磁力大小为：f = B」・i力的方向用左手定则（一）直流发电机的工作原理1.直流发电机的原理模型time01.1. A亘樵发电机工作原理电刷引击电势无书感题也势如LE 直流发电机工作原理2.发电机工作原理a、直流电势产生用电动机拖动电枢使之逆时针方向恒速转动，线圈边a b和c d分别切割不同极性磁极下的磁力线，感应产生电动势直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应产生的交变电动势，靠换向器配合电刷的换向作用，使之从电刷端引出时变为直流电动势因为电刷A通过换向片所引出的电动势始终是切割N极磁力线的线圈边中的电动势。

电流电机驱动、调速及过流保护实验报告学院：电子信息学院班级：组长：组员：实验课题：直流电机驱动、调速及过流保护目录1、项目描述 (3)2、设计原理 (3)3、设计过程 (4)3.1、硬件设计 (4)3.2、软件设计 (6)4、系统功能调试 (10)4.1、调试软件介绍 (10)4.2、电路运行结果 (11)5、总结 (12)1、项目描述本项目将通过proteus仿真电路模拟电机的驱动，并实现调速和转向控制。

项目将应用一个简单的电路，使用Arduino和L298N IC控制直流电机的速度和方向。

使用PWM信号和L298N（H桥）的组合来控制简单直流电机的功能，即速度和转向控制。

本项目基本完成了驱动，调速及转向控制功能。

2、设计原理 0直流电机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。

直流电机的工作原理是里边固定有环状永磁体，电流通过转子上的线圈产生安培力，当转子上的线圈与磁场平行时，再继续转受到的磁场方向将改变，因此此时转子末端的电刷跟转换片交替接触，从而线圈上的电流方向也改变，产生的洛伦兹力方向不变，所以电机能保持一个方向转动。

直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应的交变电动势，靠换向器配合电刷的换向作用，使之从电刷端引出时变为直流电动势的原理。

应电动势的方向按右手定则确定（磁感线指向手心，大拇指指向导体运动方向，其他四指的指向就是导体中感应电动势的方向）。

导体受力的方向用左手定则确定。

这一对电磁力形成了作用于电枢一个力矩，这个力矩在旋转电机里称为电磁转矩，转矩的方向是逆时针方向，企图使电枢逆时针方向转动。

如果此电磁转矩能够克服电枢上的阻转矩（例如由摩擦引起的阻转矩以及其它负载转矩），电枢就能按逆时针方向旋转起来。

CAERI COLUMN32SAFETY & EMC No.2 2021引言直流电机广泛应用于汽车电子电气系统，如雨刮电机，空调冷却风扇等。

由于电机驱动的特殊性，换向器在换向过程中将不可避免地产生骚扰信号，这些骚扰信号会直接叠加到直流的供电电流上，严重影响汽车的行车安全，因此对直流电机的电磁兼容性能提出了更高的要求。

国内、外标准化组织均出台了相应的电磁兼容性检验方法和验收评定标准，如 GB/T 18655、CISPR 25等，以此要求并监控相关的产品满足对电磁兼容的需求。

本文以某款有刷直流电机为例，分析了其骚扰产生的机理，并给出了有效的整改措施，最终满足了GB/T 18655-2018[1]的要求，为有刷直流电机的电磁兼容性能的提高提供了有意义的实例示范。

1 直流电机电磁骚扰产生机理及预兼容测试1.1 骚扰产生机理如图1所示，有刷直流电机主要由磁极，电流换向器，转子线圈，直流供电电源构成。

直流电流的电能通过电刷和换向器进入电枢绕组，产生电枢电流，电枢电流产生的磁场与主磁场相互作用产生电磁转矩，使电机旋转带动负载。

直流电机在换向的过程中，由于电流方向的改变，会产生周期性的纹波，同时，电刷在换向的过程中会产生明显的电弧放电，这些都是直流电机产生强电磁骚扰的主要原因。

1.2 预兼容测试本文设计了直流电机电磁兼容问题的预兼容测试方案，如图2所示。

使用电流探头测量了电机端口的共模电流频域信号，及LSIN 正极端、负极端的电压频域信号，摘要为了解决某款有刷直流电机电磁骚扰问题，文中设计了直流电机电磁兼容问题的预兼容测试方案，发现骚扰频段主要在100 MHz 以下。

通过匹配合适的共模滤波阻抗，可有效地降低了待测电机在 200 MHz 以内的传导与辐射发射，满足了GB/T 18655-2018的要求。

此外，这种方法也适用于其它干扰超标的分析。

关键词有刷直流电机；电磁兼容；整改优化AbstractIn order to solve the electromagnetic disturbance problem of a brush DC motor, a pre-compatibility test scheme is designed. It is found that the disturbance frequency band is mainly below 100 MHz. By matching the appropriate common mode filter impedance, the conducted and radiated emission of the motor under test within 200 MHz can be effectively reduced, which meets the requirements of GB/T 18655-2018. In addition, this method is also suitable for the analysis of other interference exceeding the standard.Keywordsbrush DC motor; electromagnetic compatibility; rectification and optimization直流电机骚扰发射的整改实例Rectification Example of DC Motor Disturbance Emission中国汽车工程研究院股份有限公司 钱文文图1 直流电机工作原理图图2 直流电机预兼容测试方案中国汽研专栏332021年第2期 安全与电磁兼容利用采集到的信号来分析直流电机的电磁骚扰特性。

直流电机（direct current machine）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。

直流电机的基本构成直流电机由定子和转子两部分组成，其间有一定的气隙。

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。

直流电机的组成结构直流电机的结构应由定子和转子两大部分组成。

直流电机运行时静止不动的部分称为定子，定子的主要作用是产生磁场，由机座、主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装置等组成。

运行时转动的部分称为转子，其主要作用是产生电磁转矩和感应电动势，是直流电机进行能量转换的枢纽，所以通常又称为电枢，由转轴、电枢铁心、电枢绕组、换向器和风扇等组成。

01定子主磁极主磁极的作用是产生气隙磁场。

主磁极由主磁极铁心和励磁绕组两部分组成铁心一般用0.5mm～1.5mm厚的硅钢板冲片叠压铆紧而成，分为极身和极靴两部分，上面套励磁绕组的部分称为极身，下面扩宽的部分称为极靴，极靴宽于极身，既可以调整气隙中磁场的分布，又便于固定励磁绕组。

励磁绕组用绝缘铜线绕制而成，套在主磁极铁心上。

整个主磁极用螺钉固定在机座上。

换向极换向极的作用是改善换向，减小电机运行时电刷与换向器之间可能产生的换向火花，一般装在两个相邻主磁极之间，由换向极铁心和换向极绕组组成。

对有刷直流电机来说，扭矩是绕组中电流的函数，通过查看电流波形，工程师可以发现电机不旋转或异常旋转的可能原因。

因此，需要设立一个有刷直流电机测试平台。

事关该平台的第一个建议就是选择一个合适的直流探头，下面许多示例都需要用电流探头进行调试。

不过，为确保测量的正确性，在使用电流探头之前，须对探头进行消磁和归零。

再就是选用可以提供足够电流的台式电源。

当试图驱动由涌流或失速引起的大电机电流时，由于台式电源的限流能力，电源轨电压可能会受到钳制。

确保选择一台可靠的电源，并将电流限制设置得足够高，以供被测电机使用。

熟悉正确的有刷直流电机电流曲线调试电机时，了解预期的电流曲线有很大的帮助。

图1显示了有刷直流电机的典型曲线。

有刷直流电机在最初通电时，会有很大的浪涌电流或启动电流。

随着电机速度不断提高，反电动势不断地增加，相应地，电流却不断减少。

反电动势是电机产生的与端电压相反的电压。

当电机停转时，电流将增加到等于端电压除以电机绕组电阻的水平。

停转可能因机械故障或负载到达行程末端而发生。

图1：以100%占空比驱动的有刷直流电机电流变化曲线。

本文资料来源：TI 如果有刷直流电机在连接到驱动器时动作异常，请把电机与驱动电路的连接断开，改由台式电源为其直接供电。

连接到电源后的电流曲线应如图1所示。

如果电流曲线与图1不同，则电机可能存在问题。

否则，再检查电机驱动器设置或MCU固件，以确保一切按预期运行。

有刷直流电机的电流调节方案有时，导致异常行为的原因可能是驱动程序的功能配置错误。

图2显示了由驱动器驱动的有刷直流电机的电流波形，其电流调节水平设置为限制浪涌电流和停转电流。

虽然电流调节功能专门用于此目的，但如果电流调节水平设置得太低，电机可能无法产生足够的启动扭矩来转动电机。

图2：由驱动器芯片驱动的有刷直流电机的电流波形。

有时候，电流调节方案与发送到电机驱动器输入端的脉宽调制(PWM)信号可能会相互影响。

通常，电机驱动器会通过进入具有固定关闭时间的慢衰减状态，来提升电流调节响应的优先级，而不是遵循输入引脚的逻辑表。