有刷直流电机的工作原理是怎么样的？

有刷直流电机的有刷直流电机的工作原理~

拆解个小马达，讲下有刷直流电机的旋转原理

拆解个小马达，讲下有刷直流电机的旋转原理

工作原理

无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化

无刷直流电机实物图 [1]

产品。 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。

直流电机具有响应快速、较大的起动转矩、从零转速至额定转速具备可提供额定转矩的性能，但直流电机的优点也正是它的缺点，因为直流电机要产生额定负载下恒定转矩的性能，则电枢磁场与转子磁场须恒维持90°，这就要藉由碳刷及整流子。碳刷及整流子在电机转动时会产生火花、碳粉因此除了会造成组件损坏之外，使用场合也受到限制。交流电机没有碳刷及整流子，免维护、坚固、应用广，但特性上若要达到相当于直流电机的性能须用复杂控制技术才能达到。现今半导体发展迅速功率组件切换频率加快许多，提升驱动电机的性能。微处理机速度亦越来越快，可实现将交流电机控制置于一旋转的两轴直角坐标系统中，适当控制交流电机在两轴电流分量，达到类似直流电机控制并有与直流电机相当的性能。

此外已有很多微处理机将控制电机必需的功能做在芯片中，而且体积越来越小；像模拟/数字转换器(analog-to-digital converter，adc)、脉冲宽度调制(pulse wide modulator，pwm)…等。直流无刷电机即是以电子方式控制交流电机换相，得到类似直流电机特性又没有直流电机机构上缺失的一种应用。

结构

直流无刷电机是同步电机的一种，也就是说电机转子的转速受电机定子旋转磁场的速度及转子极数(p)影响：

n=60．f / p。在转子极数固定情况下，改变定子旋转磁场的频率就可以改变转子的转速。直流无刷电机即是将同步电机加上电子式控制(驱动器)，控制定子旋转磁场的频率并将电机转子的转速回授至控制中心反复校正，以期达到接近直流电机特性的方式。也就是说直流无刷电机能够在额定负载范围内当负载变化时仍可以控制电机转子维持一定的转速。

直流无刷驱动器包括电源部及控制部如图 (1) ：电源部提供三相电源给电机，控制部则依需求转换输入电源频率。

电源部可以直接以直流电输入(一般为24v)或以交流电输入(110v/220 v)，如果输入是交流电就得先经转换器(converter)转成直流。不论是直流电输入或交流电输入要转入电机线圈前须先将直流电压由换流器(inverter)转成3相电压来驱动电机。换流器(inverter)一般由6个功率晶体管(q1～q6)分为上臂(q1、q3、q5)/下臂(q2、q4、q6)连接电机作为控制流经电机线圈的开关。控制部则提供pwm(脉冲宽度调制)决定功率晶体管开关频度及换流器(inverter)换相的时机。直流无刷电机一般希望使用在当负载变动时速度可以稳定于设定值而不会变动太大的速度控制，所以电机内部装有能感应磁场的霍尔传感器(hall-sensor)，做为速度之闭回路控制，同时也做为相序控制的依据。但这只是用来做为速度控制并不能拿来做为定位控制。

特点

1、可替代直流电机调速、变频器+变频电机调速、异步电机+减速机调速；

直流无刷电机(3张)

2、具有传统直流电机的优点，同时又取消了碳刷、滑环结构；

3、可以低速大功率运行，可以省去减速机直接驱动大的负载；

4、体积小、重量轻、出力大；

5、转矩特性优异，中、低速转矩性能好，启动转矩大，启动电流小；

6、无级调速，调速范围广，过载能力强；

7、软启软停、制动特性好，可省去原有的机械制动或电磁制动装置；

8、效率高，电机本身没有励磁损耗和碳刷损耗，消除了多级减速耗，综合节电率可达20%~60%。

9、可靠性高，稳定性好，适应性强，维修与保养简单；

10、耐颠簸震动，噪音低，震动小，运转平滑，寿命长；

11、不产生火花，特别适合爆炸性场所，有防爆型；

12、根据需要可选梯形波磁场电机和正弦波磁场电机。

应用

无刷直流电机的应用十分广泛，如汽车、工具、工业工控、自动化以及航空航天等等。总的来说，无刷直流电机可以分为以下三种主要用途：

持续负载应用：主要是需要一定转速但是对转速精度要求不高的领域，比如风扇、抽水机、吹风机等一类的应用，这类应用成本较低且多为开环控制。

可变负载应用：主要是转速需要在某个范围内变化的应用，对电机转速特性和动态响应时间特性有更高的需求。如家用器具中的、甩干机和压缩机就是很好的例子，汽车工业领域中的油泵控制、电控制器、发动机控制等，这类应用的系统成本相对更高些。

定位应用：大多数工业控制和自动控制方面的应用属于这个类别，这类应用中往往会完成能量的输送，所以对转速的动态响应和转矩有特别的要求，对控制器的要求也较高。测速时可能会用上光电和一些同步设备。过程控制、机械控制和运输控制等很多都属于这类应用。

实用性新型无刷电机是与电子技术、微电子技术、数字技术、自控技术以及材料科学等发展紧密联系的。它不仅限于交直流领域，还涉及电动、发电的能量转换和信号传感等领域。在电机领域中新型无刷电机的品种是较多的，但性能优良的无刷电机因受到价格的限制，其应用还不十分广泛。下面分别就主要的新型无刷电机进行探索与研究。

直流有刷电机是一种内含电刷装置的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。其基本构造包括定子、转子、电刷和换向器。
定子上安装有固定的主磁极和电刷，转子上安装有电枢绕组和换向器。直流电源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。
有刷电机的类型根据电机定子或外壳中磁场的产生方式来划分，可分为并激电动机、串激电动机和复激电动机。其中，并激电动机的定子绕组与转子绕组是并行连接的，串激电动机的定子绕组与转子绕组是串行连接的，复激电动机的定子绕组与转子绕组既有并行连接又有串行连接。
有刷直流电机具有启动快、制动及时、可在大范围内平滑地调速、控制电路相对简单等特点。但由于电刷和换向器的存在，其结构复杂，可靠性差，故障多，维护工作量大，寿命短，换向火花易产生电磁干扰。

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景宁畲族自治县18579676433： 有刷直流电机的工作原理？
亢宰怡平： 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

景宁畲族自治县18579676433： 有刷电机的工作原理 - ？
亢宰怡平： 有刷电机是内含电刷装置的将电能转换成机械能(电动机)或将机械能转换成电能(发电机)的旋转电机.有刷电机是所有电机的基础,它具有启动快、制动及时、可在大范围内平滑地调速、控制电路相对简单等特点. 有刷电机的工作原理: ...

景宁畲族自治县18579676433： 直流电动机的工作原理是什么 ？
亢宰怡平： 直流电动机按励磁方式分为永磁、他励和自励三类,其中自励又分为并励、串励和复励三种.那么直流电动机的工作原理是什么?直流电动机的工作原理是:将直流电源通过电刷接通电枢绕组,使电枢导体有电流流过.电机内部有磁场存在,载流的转子(即电枢)导体将受到电磁力 f 的作用 f=Blia (左手定则).所有导体产生的电磁力作用于转子,使转子以n(转/分)旋转,以使拖动机械负载.

景宁畲族自治县18579676433： 有刷60V1000w直流电机的工作原理 以及倒顺开关的原理 - ？
亢宰怡平： 很好理解, 倒顺开关 就是我们经常碰到的双刀双掷开关,我们先来分析,正的方向下: 正极在开关中间接入,和右侧上接点相连,然后经过交叉线到下一排左侧端子在到电机3脚,然后有刷控制也就是个开关了,就是决定绿色接+ 还是- 的,刚才的3接了正,那么2就是负了,这个时候,4也接的是负,当你启动,1就是正了,1 2 是一组线圈,3 4 是另一组线圈,不管哪个是定子 哪个是转子,首先开始顺向运转了; 在次看第二个反转步骤:当倒顺开关,打向左侧,这个时候,正极就接了4 ,负就接了3,同时负还是2 ,然后还是当启动后1 接了+,这个时候34 的电压反相了,但是12电压还是没反向,所以电极获得激励电流也就反了,所以是倒车了.道理应该明白了吧.

景宁畲族自治县18579676433： 永磁直流电机的永磁有刷直流电机 - ？
亢宰怡平： 有刷电机的定子上安装有固定的主磁极和电刷,转子上安装有电枢绕组和换向器.直流电源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.由于电刷和换向器...

景宁畲族自治县18579676433： 永磁式直流电机工作原理 - ？
亢宰怡平： 永磁直流电机按照有无电刷可分为永磁无刷直流电机和永磁有刷直流电机.永磁直流电机是用永磁体建立磁场的一种直流电机.永磁直流电机广泛应用于各种便携式的电子设备或器具中,如录音机、VCD机、电唱机、电动按摩器及各种玩具,也...

景宁畲族自治县18579676433： 有刷电机和无刷电机的工作原理,有高手请明示 - ？
亢宰怡平： 有刷电机:有刷电机工作时,线圈和换向器旋转,磁钢和碳刷不转,线圈电流方向的交替变化靠随电机转动的换向 器和电刷来完成的. 无刷电机:无刷电机由控制器提供不同电流方向的直流电,来达到电机线圈电流方向的交替变换, 无刷电机的转子和定子之间没有电刷和换向器. 无刷电机以电子换向取代机械换向,技术上要优于有刷电机.有刷电机的碳刷易于磨损导致电机的寿命降低.可是无刷电机的效率在一定电流范围内比有刷电机差.但无刷电机行驶起来几乎没有噪声,且寿命长达10年以上. 综合两者利弊分析,无刷电机还是要优于有刷电机. 有刷电机和无刷电机的区别是是否配置有常用的电刷-换向器.有刷直流电机的换向一直是通过石墨电刷与安装在转子上的环形换向器相接触来实现的.

景宁畲族自治县18579676433： 直流电动机是怎样工作的? ？
亢宰怡平： 直流电机作为电动机运行时,将直流电源接在两电刷之间而使电流通入电枢绕组.电流方向为: N极下的有效边中的电流总是一个方向,而S极下的有效边中的电流总是另一个方向.这样才能使两个边 上受到的电磁力的方向一致,电枢因而转动.因此,当绕组的有效边从N(S)极下转到S(N)极下时,其中 电流的方向必须同时改变,以使电磁力的方向不变.而这也必须通过换向器才能实现.电动机电枢绕组通 电后在磁场中受力而转动.另外,当电枢在磁场中转动时,绕组中也要产生感应电动势.这个电动势的方 向由右手定则确定.

景宁畲族自治县18579676433： 有刷直流电动机 - ？
亢宰怡平： 直流电动机特点:1)调速特性好,具有调速方便、平滑,调速范围广.2)能承受频繁冲击负载,过载能力强.3)能实现频繁快速、制动以及逆向旋转.直流电动机工作原理:定子励磁绕组通入直流励磁电流,产生励磁磁场.当电枢从外界引入直流电,经碳刷给换向器,再通过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,此电流产生磁场,与励磁磁场合成为气隙磁场.电枢绕组切割气隙合成磁场,按左手定则可判断出电枢产生转矩,这就是直流电动机的简单工作原理.

景宁畲族自治县18579676433： 直流电机的工作原理? - ？
亢宰怡平： 如果直流电机的转子不用原动机拖动,而把它的电刷A、B接在电压为U的直流电源上(如图2所示),那么会发生什么样的情况呢?从图上可以看出,电刷A是正电位,B是负电位,在N极范围内的导体ab中的电流是从a流向b,在S极范围内的导...