有兩種類型的直流電機(jī)-有刷和無(wú)刷。它們都是直流永磁電機(jī)，因?yàn)樗鼈兌际褂梅侄问接来呸D(zhuǎn)子。這些電機(jī)通常用于速度控制應(yīng)用。
一、有刷直流電機(jī)和無(wú)刷直流電機(jī)
一個(gè)使用刷子，一個(gè)不使用。有刷直流電機(jī)也稱為自換向直流電機(jī)。它的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)允許它在沒(méi)有驅(qū)動(dòng)電路的情況下運(yùn)行，我將在后面介紹。無(wú)刷直流電機(jī)不能自換向，因此需要一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路，該電路使用晶體管將電流引導(dǎo)至電機(jī)的不同繞組線圈。
二、兩者不同的設(shè)計(jì)與運(yùn)營(yíng)
電機(jī)按順序?yàn)槠涠ㄗ又械囊唤M電磁鐵通電，以通過(guò)其永磁轉(zhuǎn)子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。定子上的北極會(huì)吸引電機(jī)上的南極。這是所有永磁直流電機(jī)的運(yùn)行原理。他們這樣做的方式是不同的。
要理解為什么這些電機(jī)會(huì)像它們那樣運(yùn)行，需要了解它的設(shè)計(jì)。
以下是有刷電機(jī)和無(wú)刷電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。在下圖中，展示了一個(gè)在定子而不是轉(zhuǎn)子中使用永磁體的有刷電機(jī)。有時(shí)，永磁體可能位于轉(zhuǎn)子中，具體取決于制造商。通過(guò)在轉(zhuǎn)子中設(shè)置繞組線圈，熱量不會(huì)像在定子中設(shè)置繞組線圈那樣散發(fā)熱量。
左上圖顯示換向器和電刷。右下角的圖像從前視圖顯示了相同的電機(jī)。電機(jī)內(nèi)部裝有電刷形式的電極和換向器。換向器隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，定子靜止不動(dòng)。在此電機(jī)中，有兩個(gè)永磁體磁極-北極和南極。
當(dāng)電源連接到固定刷時(shí)，一組特定的電磁鐵（線圈）在轉(zhuǎn)子中通電，吸引下一個(gè)磁極并排斥定子的電流極。一旦轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)到下一組電磁鐵，電刷就會(huì)機(jī)械地切換到轉(zhuǎn)子中的下一組電磁鐵。這個(gè)過(guò)程不斷重復(fù)，直到電源斷開(kāi)?？梢酝ㄟ^(guò)切換電源的極性來(lái)改變電機(jī)的方向。
下圖顯示了一個(gè)無(wú)刷電機(jī)，其永磁體位于轉(zhuǎn)子而不是定子上，這是制造的類型。這種設(shè)計(jì)的一個(gè)好處是，產(chǎn)生最多熱量的定子繞組線圈可以比線圈位于中心的電機(jī)更快地散熱。
左上圖顯示了電機(jī)背面的轉(zhuǎn)子、定子和霍爾效應(yīng)IC。與有刷電機(jī)不同，無(wú)刷電機(jī)使用專用的驅(qū)動(dòng)電路來(lái)監(jiān)控電機(jī)的反饋，驅(qū)動(dòng)器使用晶體管對(duì)定子磁極進(jìn)行電激勵(lì)，從而使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。它們也被稱為無(wú)刷直流電機(jī)或BLDC電機(jī)。Oriental Motor使用術(shù)語(yǔ)無(wú)刷電機(jī)，因?yàn)闉檫@些電機(jī)提供交流或直流輸入驅(qū)動(dòng)器。右下角的圖像顯示了電機(jī)的正面。在這個(gè)電機(jī)中有6個(gè)定子極（電磁鐵）和4個(gè)轉(zhuǎn)子極（永磁體）。
霍爾效應(yīng)IC在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)感應(yīng)轉(zhuǎn)子中的永磁體，從模擬轉(zhuǎn)換為數(shù)字，然后將數(shù)據(jù)發(fā)送回驅(qū)動(dòng)電路。然后，驅(qū)動(dòng)器使用該數(shù)據(jù)來(lái)確定相位激勵(lì)的正確時(shí)間。反饋還用于調(diào)節(jié)電機(jī)速度。
下圖顯示了驅(qū)動(dòng)器的電源電路如何使用晶體管打開(kāi)和關(guān)閉特定繞組線圈。展示了電機(jī)中帶有U、V和W繞組的12步晶體管勵(lì)磁序列。12個(gè)步驟后，循環(huán)重復(fù)。
大部分無(wú)刷電機(jī)現(xiàn)在都是10極電機(jī)?；魻栃?yīng)IC的輸出分辨率是霍爾效應(yīng)IC的數(shù)量x轉(zhuǎn)子極數(shù)，因此3個(gè)IC x 10個(gè)極數(shù)=每轉(zhuǎn)30個(gè)脈沖。一些無(wú)刷電機(jī)，例如BXII系列，為需要更高分辨率的應(yīng)用提供編碼器。
