专题1 直流有刷电机控制
直流有刷电机驱动器工作原理
直流有刷电机驱动器工作原理1. 直流有刷电机的基本概念1.1 什么是直流有刷电机？大家好，今天咱们来聊聊直流有刷电机，这可是咱们日常生活中经常遇到的“小家伙”。
比如说你家电动牙刷、玩具车，甚至是电风扇里，都能找到它的身影。
直流有刷电机的工作原理其实很简单，简单到你可能都没想到。
它的“有刷”其实是指电机内部有刷子，通过与转子上的换向器接触来供电，就像给电机喝水一样，让它转起来。
1.2 为啥选直流有刷电机？那么，为什么选择直流有刷电机呢？首先，它的控制相对简单，方便上手。
电压一加，电机就乖乖地转，不像某些高科技玩意儿那么复杂，让人摸不着头脑。
其次，它的成本也比较低，适合大多数家庭和小型设备。
总之，直流有刷电机就像是小朋友眼中的糖果，既简单又可口。
2. 驱动器的角色2.1 驱动器是什么？好吧，接下来咱们得说说驱动器了。
别看它名字听起来高大上，其实它就是负责控制电机“发脾气”的那个小家伙。
想象一下，如果电机是个顽皮的小孩，驱动器就是那个给他定规矩的家长。
驱动器负责根据你给的指令调节电机的速度和方向，简直是电机的“调皮捣蛋”的克星。
2.2 驱动器怎么工作？驱动器工作时，就像是把电机的状态调音一样。
你想让电机转快，它就给它更多电压，想让它转慢，那就减点电压。
通过这种方式，驱动器能够精准地控制电机的转动。
而且，现代的驱动器还有一些智能功能，比如过流保护和温控，确保电机不会因为过热或超负荷而“罢工”。
真是个聪明的小家伙！3. 工作原理剖析3.1 电流的秘密说到工作原理，咱们得先聊聊电流。
直流有刷电机的核心就是电流如何在电机内部流动。
电流从电源通过驱动器，经过电刷，最终到达转子。
这个过程就像是开车经过一个个红绿灯，你得等信号灯变绿才能继续行驶。
在电机里，电流就是那条不怕绕路的司机，总是能找到最短的路径让转子旋转。
3.2 转子的魔力而说到转子，它就像是电机的小心脏。
一旦电流流过，转子就开始旋转，带动轴承转动，进而推动连接的设备。
直流有刷电机工作原理
直流有刷电机工作原理直流有刷电机是一种常见的电动机，其工作原理基于直流电流通过电刷和旋转的电枢产生转动力。
本文将详细介绍直流有刷电机的工作原理。
直流有刷电机由电枢、永磁体、电刷和换向器组成。
电枢是电机的旋转部分，由一组绕在铁芯上的线圈组成。
永磁体则是电机的固定部分，它产生一个恒定的磁场。
电刷连接电源和电枢，通过与电枢的接触，使电流流经电枢。
换向器则用于改变电流的方向，以保证电枢在转动过程中始终得到正向的电流。
当电流通过电枢时，电枢会在永磁体的磁场作用下产生一个力矩，使电枢开始转动。
当电枢转动时，电刷会与换向器接触，换向器会改变电流的方向，使电枢继续受到正向的电流作用。
这种不断改变电流方向的过程称为换向。
在电枢转动的同时，永磁体的磁场也会不断改变。
当电枢转动到一定角度时，换向器会改变电流的方向，使电枢受到反向的电流作用。
这样，电枢就会受到一个与之前相反的力矩，使得电枢继续转动。
通过不断的换向过程，电枢可以持续地旋转。
直流有刷电机的工作原理可以通过左手法则来理解。
将左手张开，将大拇指、食指和中指分别垂直放置。
食指代表磁场方向，中指代表电流方向，大拇指则代表电枢的转动方向。
当电流通过电枢时，根据左手法则，可以确定电枢的转动方向。
直流有刷电机具有转速可调、响应速度快等优点，因此广泛应用于各个领域。
例如，在家用电器中，直流有刷电机常用于洗衣机、电风扇等电动设备中。
在工业领域，直流有刷电机可以用于控制机器人的运动、驱动输送带等。
总结一下，直流有刷电机是一种基于直流电流通过电刷和旋转的电枢产生转动力的电机。
它由电枢、永磁体、电刷和换向器组成，通过不断改变电流方向和磁场作用，实现电机的转动。
直流有刷电机具有转速可调、响应速度快等优点，被广泛应用于各个领域。
驱动有刷直流电机的方法介绍
驱动有刷直流电机的简便方法本文将从非常基础的部分开始介绍驱动有刷直流电机的方法。
可能大多数人都有在小学的理科实验中或手工作品中将电池连接到有刷直流电机来使有刷直流电机运转的体验。
另外，可能也有很多人使用开关制作过可以开/关的电路，或者使用过带有开/关功能的模型或玩具。
我们将从这里开始展开说明。
电机连接电源时会运转，断开电源时会停止运转首先来看使有刷直流电机只沿一个方向旋转和停止的情况。
只要将电源与有刷直流电机相连，电机就会旋转，如果断开电源，则电机在空转后停止运转。
但是，只是这样是很不方便的，因此出现了在连接到电机的电源线之间插入机械开关来手动开/关的电路。
图1的左侧就表示这种电路。
驱动有刷直流电机的方法介绍图1：有刷直流电机开关的导通和关断电路示例如果要将这种电路升级为电子电路，则可以用晶体管替换掉开关（SW1）。
图1的右侧即为替换示例，该晶体管是Nch MOSFET。
这样，就可以通过向MOSFET Q1的栅极施加电压来导通和关断MOSFET，并以同样的方式使有刷直流电机旋转或停止。
虽然简单，但有一些注意事项这里还有一些需要注意的地方。
无论哪种电路，在断开开关的瞬间，电机的线圈都会试图保持电流流动，从而产生高电压（反电动势）。
尤其是使用了晶体管时，如果晶体管被施加了超过最大额定值的电压，则晶体管将劣化或损坏。
因此，必须抑制这种电压。
为此，如电路图所示，需要将二极管并联连接至电机。
这样，电路看起来有点像电子电路了。
开关插入在（+）侧或（-）侧均可如上所述，通过使用一个开关，可以实现本文开头提到的“使电机沿一个方向旋转和停止”。
在这种情况下，开关既可以位于电源的（+）侧也可以位于（-）侧。
两种情况的示例如图2所示。
在使用MOSFET的示例中，为了能够易于驱动（开/关）晶体管，在（+）侧使用了Pch MOSFET，在（-）侧使用了Nch MOSFET。
驱动有刷直流电机的方法介绍图2：驱动有刷直流电机的单开关电路示例从左侧起分别是：（-）侧使用开关，（-）侧使用Nch MOSFET，（+）侧使用开关，（+）侧使用Pch MOSFET如前所述，无论将开关插入电源的哪一侧，在关断电源的瞬间，电机的电感（线圈）都会试图保持电流流动，（-）侧开关会导致电机的（-）端子侧的电压波动到（-）侧电压以下（通常为GND电位以下），（+）侧开关会导致电机的（+）端子侧的电压波动到（+）侧电压（电源电压）以上。
直流有刷电机的工作原理
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。
有刷直流电机和无刷直流电机的结构及工作原理
有刷直流电机和无刷直流电机的结构及工作原理一、有刷直流电机的结构及工作原理1.1 有刷直流电机的组成部分有刷直流电机主要由以下几个部分组成：定子、转子、电刷、换向器和轴承。
其中，定子和转子是电机的核心部件，电刷和换向器则起到传输电流和实现换向的作用，轴承则保证了电机的正常运转。
1.2 有刷直流电机的工作原理有刷直流电机的工作原理主要是利用电刷在换向器表面产生摩擦力，使电流在定子和转子之间的线圈中产生磁场，从而实现电机的转动。
当电流通过定子线圈时，会产生一个磁场，这个磁场会与转子上的永磁体相互作用，使转子产生旋转力矩。
而电刷则在换向器表面不断滑动，当电流方向改变时，电刷与换向器之间的接触点也会随之改变，从而实现电流方向的切换。
这样，电机就能连续不断地转动下去。
二、无刷直流电机的结构及工作原理2.1 无刷直流电机的组成部分无刷直流电机与有刷直流电机相比，最大的区别在于它采用了无刷设计，即没有传统的电刷。
因此，无刷直流电机的主要组成部分包括：定子、转子、霍尔传感器、电子控制器和轴承等。
其中，定子和转子是电机的核心部件，霍尔传感器用于检测转子的转速，电子控制器则负责控制电机的运行，轴承则保证了电机的正常运转。
2.2 无刷直流电机的工作原理无刷直流电机的工作原理与有刷直流电机类似，也是通过电磁感应原理实现的。
当电流通过定子线圈时，会产生一个磁场，这个磁场会与转子上的永磁体相互作用，使转子产生旋转力矩。
由于无刷直流电机采用了无刷设计，因此不需要传统的电刷来实现换向。
相反，霍尔传感器会实时监测转子的转速，并将这些信息传递给电子控制器。
电子控制器根据这些信息来判断是否需要进行换向操作，从而实现连续不断地转动下去。
三、总结有刷直流电机和无刷直流电机虽然在结构上有所不同，但其工作原理都是基于电磁感应原理。
有刷直流电机通过电刷在换向器表面产生摩擦力来实现换向和连续转动；而无刷直流电机则采用霍尔传感器和电子控制器来实现换向和连续转动。
控制有刷直流电机的方法
控制有刷直流电机的方法
控制有刷直流电机的方法有以下几种：
1. 电压控制方法：通过调节电源电压的大小来控制电机的转速。
增大电源电压可以使电机转速增加，减小电压则使电机转速减小。
2. PWM 控制方法：使用脉宽调制（PWM）技术控制电机的
转速。
通过调节PWM信号的占空比（即高电平时间与周期时
间的比值），可以改变电机的平均电压，从而控制电机的转速。
占空比越大，电机转速越高，反之亦然。
3. 反馈控制方法：使用反馈传感器（如编码器）检测电机的转速或位置，并根据反馈信号进行闭环控制。
通过比较反馈信号与设定值，控制器可以调整电机的电压或PWM占空比，使电
机保持在设定的转速或位置。
4. H桥驱动方法：使用H桥电路控制电机的正反转。
通过控
制H桥的开关状态，可以改变电机的电流流动方向，实现电
机的正反转和制动。
需要注意的是，控制有刷直流电机需考虑到电机的最大电流、功率和电机的特性曲线，选择合适的驱动方式和控制策略，以确保电机的安全运行和性能要求的实现。
有刷电机控制器原理
有刷电机控制器原理
电机控制器的原理是通过对电机供电、控制和保护来实现对电机运行状态的控制。
其主要原理包括以下几个方面：
1. 供电原理：电机控制器通常通过电源为电机提供电能。
电源可以是直流电源或交流电源，根据电机的类型选择合适的电源。
电源的稳定性和输出能力对电机的运行非常重要。
2. 接口原理：电机控制器与外部系统进行信息交互的接口通常包括输入接口和输出接口。
输入接口接收来自外部传感器或用户的指令、数据等，输出接口向外部传递电机状态、报警信息等。
3. 控制原理：电机控制器通过对电机的控制信号进行调整，来实现电机的启动、停止、调速等控制功能。
常用的控制方法有开关控制、调压调频控制、矢量控制等，具体方法根据电机的类型和应用场景选择。
4. 保护原理：电机控制器需要对电机进行保护，以防止过流、过压、过温等异常情况对电机造成损坏。
保护功能包括过流保护、过压保护、过温保护等，可通过传感器监测和控制信号的处理实现。
5. 反馈原理：电机控制器通常需要从电机获取反馈信号，以便及时调整控制策略。
反馈信号可以是电机的转速、转矩、温度等参数，通过传感器获得，并经过信号处理后送回控制器进行分析和控制。
综上所述，电机控制器的原理包括供电原理、接口原理、控制原理、保护原理和反馈原理等，通过这些原理的相互配合，实现对电机的控制、保护和监测功能。
直流有刷电机工作原理
直流有刷电机工作原理
直流有刷电机是一种常见的电动机，它的工作原理是基于洛伦兹力和电机的复合结构。
首先，直流有刷电机由不同的部件组成，包括电枢、磁极、刷子和碳刷等。
其中电枢是电机的转子部分，由许多线圈和铁芯组成。
磁极则是电机的固定部分，它提供了磁场。
当电流通过电枢的线圈时，产生的磁场与磁极的磁场相互作用，引起洛伦兹力。
洛伦兹力是一种由磁场和电流作用产生的力，它的方向垂直于线圈和磁场。
接下来，刷子和碳刷共同工作，用于通过电流到达电枢的线圈。
当电机运行时，刷子会与电枢的线圈不断地接触和分离，以确保电流能够持续地通过线圈。
了解了这些基本概念后，我们可以来看看直流有刷电机的工作过程。
当电流通过电枢的线圈时，洛伦兹力会使得线圈产生转动力矩。
这个转动力矩会使得电枢转动起来。
为了使电机持续运转，需要改变电枢线圈的磁场方向。
这就是碳刷的作用，它会在电枢线圈改变磁场方向时，通过与刷子接触，改变电流方向。
通过不断地交替改变线圈的磁场方向和电流方向，电机能够持续地旋转。
需要注意的是，直流有刷电机存在一些缺点。
例如，刷子与电枢的接触会产生摩擦和火花，从而导致能量损耗和寿命问题。
因此，在某些应用中，人们更倾向于使用无刷电机，它们具有更高的效率和寿命。
总而言之，直流有刷电机的工作原理是利用洛伦兹力和电枢的复合结构。
通过电流通过电枢线圈产生的磁场和固定磁场的相互作用，引起线圈的转动力矩，从而驱动电机旋转。
在工作过程中，刷子和碳刷起到了传递电流和改变电流方向的作用。
直流有刷电机调速原理
直流有刷电机调速原理一、引言直流有刷电机是一种常见的电动机类型，广泛应用于工业生产和家用电器等领域。
调速是电机运行过程中非常重要的功能之一，本文将介绍直流有刷电机的调速原理。
二、直流有刷电机的结构和工作原理直流有刷电机主要由定子、转子、电刷和换向器等组成。
定子是不可移动的部分，上面绕有线圈，称为定子线圈。
转子是电机的旋转部分，由磁铁或电磁铁组成。
电刷则负责与转子上的换向器接触，以便改变电流的方向。
当直流电流通过定子线圈时，会在定子上产生一个磁场。
根据洛伦兹力的作用原理，当转子上的磁场与定子上的磁场相互作用时，会产生一个力矩，使转子开始旋转。
此时，电刷通过换向器将电流反向，并继续流过定子线圈，使转子保持旋转。
三、直流有刷电机的调速方法直流有刷电机的调速方法主要有电压调速和电流调速两种。
1. 电压调速电压调速是通过改变电源的电压来控制电机的转速。
当电机负载增加时，转子的转速会下降。
此时，通过增加电源电压，可以使电机继续保持额定转速。
相反，当负载减少时，可以降低电源电压，以避免电机过速运行。
电压调速简单易行，但是对电机的负载变化响应较慢，无法实现精确的调速。
2. 电流调速电流调速是通过改变电机的电流来控制转速。
在电机运行过程中，通过控制电流的大小，可以实现对转速的精确调节。
当电机负载增加时，电流会增加，从而提供更大的转矩以应对负载变化。
当负载减少时，电流会减小，以避免电机过速运行。
电流调速具有响应速度快、调速范围广的优点，但需要较为复杂的电路和控制系统。
四、直流有刷电机调速原理直流有刷电机的调速原理是通过改变电机的电源电压或电流，来控制电机的转速。
1. 电压调速原理在电压调速中，通过改变电源电压来调节电机的转速。
当降低电源电压时，电机的转速会下降；当增加电源电压时，电机的转速会提高。
这是因为电机的转矩与电源电压成正比，在电源电压降低时，转矩也相应减小，导致转速下降。
2. 电流调速原理在电流调速中，通过改变电机的电流来调节转速。
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)
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。
直流电动机的控制(“直流电”相关文档)共10张
规定：电机运行时励磁电流不得小于 0.
枢回路电阻不变（即不串电阻，Q合），调节时励磁电 注：保持电枢电压U不变(n=1000r/min时的电压)，保持电枢回路电阻不变（即不串电阻，Q合），调节时励磁电流不得小于0.
53A)，保持电枢电压U不变(n=1500r/min时的电压)，Q分。
注：保持励磁电流If不变（0.
二、直流电动机的机械特性
n
n0 nN
A 固有机械特性
O TL
T
思考：当直流电动 机空载或轻载时，
励磁电流如果很小或 是零，会有什么后果？
“飞车” 规定：电机运行时励磁 电流不得小于 0.2 A。
三、直流电动机的空载运行与监视（机组二）
励磁电源
+0～250VA
励磁绕组
1.抄写铭牌，仪表选择及量程设定。 2.接线方案 3.操作流程
(n=1500r/min时的电压)，Q分。
任务：
1.会接线。
2.会操作。（流程图） 3.会监视（各表计分别测量的是哪个物理量，额定值及量
程。）
4.做出曲线图。
4.检查各旋钮、开关的初始位置。
－M
A V
+电枢电源-
0～250V
注：
1.起动顺序：
先加励磁到额定电流，再加电枢；
2.停机顺序
先停电枢，后停励磁。
任务：
1.会起、停直流电动机。 2.会监视，并观察转速n与哪些因素有关。 3.使电动机反转。
资讯三 直流电动机的调速
调速方法
nCUeCeCRTa2 T
规定：电机运行时励磁电流不得小于 0. 检查各旋钮、开关的初始位置。 三、直流电动机的空载运行与监视（机组二） 先加励磁到额定电流，再加电枢； 资讯三 直流电动机的调速 励磁电流如果很小或是零，会有什么后果？ 注：保持电枢电压U不变(n=1000r/min时的电压)，保持电枢回路电阻不变（即不串电阻，Q合），调节时励磁电流不得小于0. 53A)，保持电枢电压U不变(n=1500r/min时的电压)，Q分。 注：保持励磁电流If不变（0.
直流有刷电机的原理
直流有刷电机的原理
直流有刷电机是一种常见的电动机，其工作原理基于直流电的作用。
直流有刷电机由定子和转子组成。
定子通常由一组线圈组成，这些线圈被安装在电机的外围。
转子则包括一个可旋转的铁芯，通过绕在铁芯上的线圈与定子线圈相连接。
当直流电源施加在电机的定子线圈上时，电流开始流过这些线圈。
由于电流的流动，产生的磁场将定子线圈磁化，使得定子具有一个磁极。
与此同时，转子线圈也与直流电源相连。
可旋转的铁芯通过转子线圈间接连接到直流电源。
当电流通过转子线圈时，电流在铁芯中形成一个磁场。
由于磁场相互作用，定子磁极和转子磁极之间会发生吸引或排斥的力。
为了使电机能够持续旋转，需要进行磁场的切换。
这通常通过使用电刷和集电环来实现。
电刷是两个导电材料制成的，它们与定子线圈相接触，并能够随着转子的旋转而移动。
集电环是一个固定在电机内部的环形导电材料。
在运行时，电刷与集电环之间建立电流传递的通路。
电刷在铁芯及转子的线圈上施加电流，使得磁场发生改变。
通过不断改变磁场方向，可以不断地吸引或排斥定子和转子磁极之间的力，从而使转子持续旋转。
当转子旋转时，电刷会因为与集电环间的接触而不断变换位置。
这样，电刷能够不断地改变电流的方向，从而实现磁场的切换。
这种切换磁场的过程使得直流有刷电机能够持续运转。
需要注意的是，直流有刷电机的原理是通过电刷的摩擦和磨损来实现的。
随着电刷的使用时间增长，电刷的磨损会导致电机性能下降。
因此，需要定期更换电刷，以确保电机的正常运行。
直流电机的基础知识-第一部分
直流电机的基础知识/第一部分——直流电机的结构和控制原理4.1 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。
图4-1 直流电动机的实物图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。
图4-2 直流电机的（物理）结构模型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。
直流电机基本知识与控制方法
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。
直流有刷电机工作原理
直流有刷电机工作原理
直流有刷电机是一种常见的电动机，其工作原理可以简单描述如下：
1. 电枢：直流有刷电机的电枢是由许多线圈组成的，通常由铜线绕制而成。
每个线圈都包裹在一个铁芯中，形成一个磁场。
2. 永磁体：直流有刷电机中通常有一个永磁体，它产生一个永久性的磁场。
3. 刷子和电刷：沿着电枢的周围排列着多个刷子，刷子是导电材料制成的，在电枢中滑动。
每个刷子都与一个电刷连接，电刷通过导线与外部电源相连。
4. 右手定则：根据一个叫做右手定则的规则，当电流通过导线时，会产生一个磁场，该磁场确定了电流方向。
工作原理如下：
1. 通电：给电机的电枚通电，电流从电源进入导线，通过电刷流入刷子，再进入电枢。
2. 磁场交互作用：当电流通过电枢时，产生的磁场与永磁体的磁场进行交互作用。
这种交互作用使得电枢中的线圈受到力的作用，开始转动。
3. 切换方向：为了保持电机持续旋转，刷子会与旋转的电枢连
续接触，并且会根据电枢的位置切换导电。
这样，电流的方向就会不断改变，磁场的方向也会随之改变，使得电枢保持旋转。
总结：直流有刷电机的工作原理就是通过电流在电枢中产生磁场，与一个永磁体的磁场进行交互作用，并利用刷子和电刷来切换导电方向，从而使电枢旋转。
直流有刷电机控制算法
直流有刷电机控制算法
直流有刷电机控制算法主要包括以下几种：
1.脉宽调制（PWM）控制算法：通过调节PWM信号的占空比来控制电机的输入电压，
从而实现电机的转速和转矩控制。
2.速度闭环控制算法：通过实时检测电机的转速，并反馈给控制器，控制器根据转速
偏差进行调节，使电机稳定在所需的转速。
3.电流闭环控制算法：通过实时检测电机的电流，并反馈给控制器，控制器根据电流
偏差进行调节，使电机具有更好的动态和静态性能。
4.磁场定向控制算法（FOC）：通过控制电机的输入电流的幅值和相位，实现电机的
转矩和磁通量控制，从而提高电机的效率和控制精度。
5.滑模控制算法：通过设计滑模面和滑模控制器，使电机系统在滑模面上滑动，从而
实现电机的快速响应和抗干扰性能。
这些算法各有优缺点，可以根据实际应用场景选择合适的控制算法。
同时，为了实现更好的控制效果，通常会将多种算法结合起来使用，例如将速度闭环和电流闭
环结合起来，或者将PWM控制和FOC结合起来使用。
有刷直流电机PID控制
PID闭环速度调节器采用比例积分微分控制闭环速度调节器采用比例积分微分控制（简称PID控制），其输出是输入的比例、积分和微分的函数。
PID调节器控制结构简单，参数容易整定，不必求出被控对象的数学模型，因此PID 调节器得到了广泛的应用。
PID调节器虽然易于使用，但在设计、调试无刷直流电机控制器的过程中应注意：PID调节器易受干扰、采样精度的影响，且受数字量上下限的影响易产生上下限积分饱和而失去调节作用。
所以，在不影响控制精度的前提下对PID控制算法加以改进，关系到整个无刷直流电机控制器设计的成败。
2速度设定值和电机转速的获取为在单片机中实现PID调节，需要得到电机速度设定值（通过A／D变换器）和电机的实际转速，这需要通过精心的设计才能完成。
无刷直流电机的实际转速可通过测量转子位置传感器（通常是霍尔传感器）信号得到，在电机转动过程中，通过霍尔传感器可以得到如图2所示的周期信号。
由图2可知，电机每转一圈，每一相霍尔传感器产生2个周期的方波，且其周期与电机转速成反比，因此可以利用霍尔传感器信号得到电机的实际转速。
为尽可能缩短一次速度采样的时间，可测得任意一相霍尔传感器的一个正脉冲的宽度，则电机的实际转速为：但由于利用霍尔传感器信号测速，所以测量电机转速时的采样周期是变化的，低速时采样周期要长些，这影响了PID 调节器的输出，导致电机低速时的动态特性变差。
解决的办法是将三相霍尔传感器信号相“与”，产生3倍于一相霍尔传感器信号频率的倍频信号，这样可缩短一次速度采样的时间，但得增加额外的硬件开销。
直接利用霍尔传感器信号测速虽然方便易行，但这种测速方法对霍尔传感器在电机定子圆周上的定位有较严格的要求，当霍尔传感器在电机定子圆周上定位有误差时，相邻2个正脉冲的宽度不一致，会导致较大的测速误差，影响PID调节器的调节性能。
若对测速精度要求较高时，可采用增量式光电码盘，但同样会增加了电路的复杂性和硬件的开销。
电机速度设定值可以通过一定范围内的电压来表示。
直流有刷电机操控原理图解
直流有刷电机操控原理图解直流有刷电动机的作业原理暗示图所示是直流有刷电动机的作业原理暗示图，图①所示是0—600的状况，此刻电源正极经电刷加到线圈U端，经U线圈从U’流出经电刷负极构成回路，因为线圈在定子磁极所构成的磁场中，遭到磁场的作用力，顺时针旋转，此刻线圈V与W相串联，其间的电流只需U线圈中电流的1/2。
图②所示是6Qo～1200的状况，此刻电源正极经电刷加到线圈W’端，经线圈W后由线端W端再经电刷负极流出构成回路。
主电流在线圈W中活动。
图所示③是120a—1800的状况，电源整机经电刷、线圈VIv7到电源负极。
图中④～@是转子翻滚1800～3600角的状况．这么，刚好完毕一星期期的循环。
1。
简述有刷直流电机的工作原理
简述有刷直流电机的工作原理
直流电机是一种常见的电动机类型，其工作原理较为简单。
它的基本结构由定子和转子组成，带有一个或多个电磁线圈。
以下是对有刷直流电机的工作原理的简要描述。
有刷直流电机的工作原理基于电磁感应和电流的互作用。
当电流通过电磁线圈时，产生的磁场与固定在定子上的永磁体或电磁体互相作用。
这种相互作用引发了力矩，使得转子开始旋转。
电流进入电机的一个端子，通过一个组织称为电刷和对应的浸渍在其上的碳刷与转子的电极接触。
电刷和碳刷在定子上设置，能够及时改变电流的方向。
当电流通过线圈方向改变时，电机的磁场也随之改变，这使得电机能够持续旋转。
有刷直流电机的旋转速度可以通过改变电流的大小和方向来控制。
当通过电磁线圈的电流增加时，磁场变得更强，从而增加了转子的旋转速度。
反之，减小电流则减慢旋转速度。
通过控制电流的大小和方向，我们能够调整电机的转速和转向。
此外，有刷直流电机通常还具备换向器，用于改变电流的方向。
当转子旋转到一个特定位置时，换向器会自动改变电流的流向，以维持电机的转动。
总结而言，有刷直流电机的工作原理基于电流通过电磁线圈产生的磁场与永磁体或电磁体相互作用的力矩。
通过控制电流的大小和方向，我们能够精确控制电机的转速和转向。
有刷直流电机在许多应用领域中得到广泛应用，例如家用电器、工业机械和交通工具等。
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直流减速电机，即齿轮减速电机，是在普通直流电机的基础上，加上配套齿轮减速箱
齿轮减速箱的作用是，提供较低的转速，较大的力矩。同时，齿轮箱不同的减速比可以提供不 同的转速和力矩。这大大提高了，直流电机在自动化行业中的使用率。
减速电机的特色首要有以下几点： 减速电机节约空间，牢靠经用，能承受一定的过载能力，功率能满意的需求； 减速电机能耗低，性能优越；
伺服电机有直流和交流之分，最早的伺服电 机是一般的直流电机，在控制精度不高的情 况下，才采用一般的直流电机做伺服电机。 当前随着永磁同步电机技术的飞速发展，绝 大部分的伺服电机是指交流永磁同步伺服电 机或者直流无刷电机。
优点：可使控制速度，位置精度非常准确， 效率高，寿命长。
缺点：控制复杂，价格昂贵，需要专业人士 才能控制。
电机控制都是必须有驱动器的。
外部电源
STM32 控制器
脉冲信号
电机引线
电机驱动器
电机
可选部分
位置反馈
负载转速：电机在负载力矩下的转速（单位：rpm或转/分钟或r/min)； 负载电流：电机在负载力矩下的电流（单位：mA毫安或A安）；
堵转力矩：又叫启动扭力，为电机所能承受的最大扭力标准，超过该扭力，电机将停转或堵 转（单位：g-cm克每厘米或kg-cm公斤每厘米）；
堵转电流：也叫启动电流，为电机遭到堵转停止时候的最大电流；（单位：mA毫安或A安）；
电磁转矩产生
电枢绕组通过电刷接到直流电源上，绕组的旋转轴与机械负载相联。电流从电刷A流入电枢 绕组，从电刷B流出。电枢电流Ia与磁场相互作用产生电磁力F，其方向可用左手定则判定。 这一对电磁力所形成的电磁转矩T，使电动机电枢逆时针方向旋转。
电磁转矩与电枢旋转方向关系：同向
换向
当电枢（旋转部分）转到上图b所示位置时，ab边转到了S极下，cd边转到了N极下。这时线 圈电磁转矩的方向发生了改变，但由于换向器随同一起旋转，使得电刷A总是接触 N极下的导 线，而电刷B总是接触S极下的导线，故电流流动方向发生改变，电磁转矩方向不变。
通过控制直流电机的转速就可以控制减速电机输出轴的转速。
直流电机旋转：给电机两根线供电电机就可以旋转，给正电压电机正转，给相反电压电机反转； 电压越大，电机转得越快，电压越小，转速也变小。
我们希望STM32可以方便的调整电机速度，但STM32的IO接口电压和电流一般都是非常有限的， 电压是3.3V，电流是8mA，所以为方便控制需要在微控制器和电机直接添加一个驱动电路板，该电 机驱动板有两种输入线：电源输入线和控制信号输入线。电源输入线一般要求是可以提供电机额 定电源的大电流电源，它是给电机提供动力的来源。控制信号线与微控制器的信号线连接，是实 现调速的方法。电机驱动板还有一个输出线，有两个端口，它与直流电机的引脚直接连接。注意， 这里的电机驱动板输出线是应该一系列电路之后才输出的，也就是通过输入信号调制后的输出线。
另外，电机还有一个比较重要的参数：扭矩。 简化理解扭矩就是电机可以带动外部部件旋转的力量，大扭矩可以带动比较重的东西。 一般认为：直流电机的扭矩和电流成正比；
关于减速齿轮的简易说明： 直流减速电机由两部分组成：减速齿轮+直流电机。一般直流电机的空载转速是很高的（上 千上万转每分钟），但实际应用中可能需要转速慢的电机，合适的做法是为电机加速减速齿 轮。并且可以提高转轴的输出转矩。
速度控制 位置控制
伺服电机
交流电机
转矩控制
直流有刷电机
步进电机
直流有刷电机(Brushed DC)，由于其结构简单，操控方便，成本低廉，具有良好的启动和调速性 能等优势，被广泛应用于各种动力器件中，小到玩具，按钮调节式汽车座椅，大到印刷机械等 生产机械中都能看到它的身影。
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。
不能一圈圈转。普通直流电机无法反馈转动的角度信息，而舵机可以。用途也不同，普通直流 电机一般是整圈转动做动力用，舵机是控制某物体转动一定角度用（比如机器人的关节）。
左手定则：位于磁场中的载流导体，会受到力的作用，力的方向可按左手定则确定，如图所示： 伸开左手，使大拇指和其余四指垂直，把手心面向 N 极，四指顺着电流的方向，那么大拇指所 指方向就是载流导体在磁场中的受力方向。——磁+电->力
步进电机就是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构；更通俗一点讲：当步进驱动器接收到一 个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度。我们可以通过控制脉冲的 个数来控制电机的角位移量，从而达到精确定位的目的；同时还可以通过控制脉冲频率来控制 电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。
由换向片构成的整体称为换向器。换向器固定在转轴上，换向片与转轴之间亦互相绝缘。在换 向片上放置着一对固定不动的电刷A和B，当电枢旋转时，电枢线圈通过换向片和电刷与外电路 接通。
伺服电机广泛应用于各种控制系统中，能将输入的电压信号转换为电机轴上的机械输出量，拖 动被控制元件，从而达到控制目的。伺服电机系统见下图。一般地，伺服电机要求电机的转速 要受所加电压信号的控制；转速能够随着所加电压信号的变化而连续变化；转矩能通过控制器 输出的电流进行控制；电机的反映要快、体积要小、控制功率要小。伺服电机主要应用在各种 运动控制系统中，尤其是随动系统。
电机：俗称“马达”，依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。包括：电动机
和发电机。
电动机在电路中是用字母M表示，它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动
力源，发电机在电路中用字母G表示，它的主要作用是利用机械能转化为电能。
电机控制：对电机的启动、加速、运转、减速及停止进行的控制。
减速电机振荡小，噪音低，节能高，选用优质锻钢资料，刚性铸铁箱体，齿轮外表颠末高频 热出来；
颠末精细加工，包管定位精度，这一切构成了齿轮传动总成的齿轮减速电机装备了各类电机， 形成了机电一体化，彻底包管了产物的运用质量特征；
减速电机采用了系列化、模块化的设计，有很广泛的适应性。同时可组合其他多种电机、装 置方位和布局计划、可按实际需要挑选任意转速和各种布局方式。
减速电机有几个重要参数在选型时作为参考值：
减速电机有几个重要参数在选型时作为参考值： 空载转速：电机正常通电无负载状态的转速（单位：rpm或转/分钟或r/min) ； 空载电流：电机正常通电无负载状态的电流（单位：mA毫安）； 负载力矩：电机负载测试时候的额定扭矩，仅用于测试参考（单位：g-cm克每厘米或kg-cm公 斤每厘米）；
减速比：减速装置的传动比，由减速齿轮结构决定；减速电机输出轴转速与直流电机转速之 比；
霍尔分辨率：电机输出轴旋转一圈霍尔编码器输出的脉冲数。
很多时候我们更加关系电机的转速问题，下面我们分析电机转速影响因素：
U=CeΦn+IaRa
n=(U-IaRa)/(CeΦ)
其中n为转速，U为电机端电压，Ia为电枢电流，Ra为电机电枢绕组电阻Ce为电机常数，与电 机结构有关，Φ为电机气隙磁通。对一个电机来说，电机出厂时Ce和Φ这两个参数值已经是 确定的。所以，很多时候通过调节电机电压来达到调速的目的。
电动势方向与电流方向关系：反向 能量转换：
电源（电能）->电磁转矩->负载（机械能） 由此可见，加于直流电动机的直流电源，借助于换向器和电刷的作用，使直流电动机电枢线圈
中流过的电流，方向是交变的，从而使电枢产生的电磁转矩的方向恒定不变，确保直流电动机
朝确定的方向连续旋转。这就是直流电动机的基本工作原理。简单来说，直流电动机就是利用 通电导体在磁场中受力运动而“切割”其磁力线的原理工作的。
一般认为：直流电机的转速和电压成正比；
减速电机的重要参数：
电机一般还有一个最小启动电压，就是可以使得电机开始旋转的电压值。为保证电机正常工 作，一般需要接到电机两端的电正比。
电机线圈是有铜导线绕线而成的，所以其电机电枢绕组电阻一般都是非常小，这样回路中电 流一般都是比较大的。这对我们电机驱动设计有很大的影响。
优点：价格低、控制方便 缺点：由于电刷和换向器的存在，有刷电机的结构复
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。
在有刷直流电机的固定部分有磁铁(主磁极)和电刷。转动部分有环形铁芯和绕在环形铁芯上的绕 组。
两极有刷直流电机的固定部分(定子)上装设了一对直流励磁的静止的主磁极N和S，在旋转部分 (转子)上装设电枢铁芯。定子与转子之间有一气隙。在电枢铁芯上放置了由导体连成的电枢线圈， 线圈的首端和末端分别连到两个圆弧形的铜片上，此铜片称为换向片。换向片之间互相绝缘，
电枢绕组：在N极和S极之间，有一个能绕轴旋转的圆柱形铁心，其上紧绕着一个线圈称为电枢 绕组(图中只画出一匝线圈)，电枢绕组中的电流称为电枢电流Ia。
换向器：电枢绕组两端分别接在两个相互绝缘而和绕组同轴旋转的半圆形铜片——换向片上， 组成一个换向器。换向器上压着固定不动的炭质电刷。
电枢：铁心、电枢绕组和换向器所组成的旋转部分称为电枢。
“右手螺旋定则”（又称安培定则）
安培定则：用右手握住通电螺线管，使四指弯曲与电流方向一致，那么大拇指所指的那一端就 是通电螺旋管的N（北）极。
最简单的两极直流电机模型：固定部分有磁铁（主磁极）和电刷。转动部分有环形铁心和绕在 环形铁心上的绕组，以及换向片。
磁场：图中N和S是一对静止的磁极，用以产生磁场，其磁感应强度沿圆周为正弦分布。励磁绕 组——容量较小的电机是用永久磁铁做磁极的。容量较大的电机的磁场是由直流电流通过绕在 磁极铁心上的绕组产生的。用来形成N极和S极的绕组称为励磁绕组，励磁绕组中的电流称为励 磁电流If。
右手定则：在磁场中运动的导体因切割磁力线会感生出电动势E——磁生电