直流電動機是依靠直流電驅動的電動機，像交流電動機一樣，直流電動機也將電能轉換為機械能。它們的操作與產生電流的直流發(fā)電機相反。與交流電動機不同，直流電動機以直流電源（非正弦單向電源）運行。

直流電動機在小型電器上應用較為廣泛，是電子設備中普遍使用的機器。通常，電動機部署在需要某種形式的旋轉或運動控制裝置的設備中，是許多電氣工程項目中必不可少的組件。

一、直流電動機的組成結構

直流電動機的零件約可分為:托架/煞車片/外扇/軸承蓋/彈簧銷/彈簧墊圈/調整螺栓/皿型彈簧/軸承/軸承馬達軸心/整流器/內六角螺絲/墊圈等零件。

可主要劃分為以下4部分：

轉子（機器的旋轉部件；也稱為“電樞”）

定子（勵磁繞組或電動機的“固定”部分）

換向器（有刷或無刷，取決于電機類型）

磁場磁鐵（提供使連接到轉子的軸旋轉的磁場）

實際上，DC電動機基于旋轉電樞產生的磁場與定子或固定組件的磁場之間的相互作用進行工作。

無傳感器直流無刷電機控制器

圖源KenziMudge

二、直流電動機的工作原理

直流電動機根據法拉第電磁原理運行，該原理指出，載流導體在磁場中時會受到作用力。根據弗萊明（Fleming）的“電動機的左手定則”，該導體的運動始終沿垂直于電流和磁場的方向。

從數學上講，我們可以將該力表示為F=BIL（其中F是力，B是磁場，I代表電流，L是導體的長度）。

三、直流電動機的接線方式

直流電機（發(fā)電機及電動機）的自激磁系統有三種接線方式，分別是并激式、串激式和復激式。

另外，有他勵式，勵磁系統由獨立電源供應電力。特性與并激式相同。

并激式

激磁系統及電樞并聯接駁到直流電源。負載增加時，扭力增加，轉速不太受影響。

串激式

串激式電動機，負載增大時，扭力增大但轉速減慢。

串激式直流電動機即是通用電動機，可用于交流電。但受到電抗影響，扭力和轉速會較用直流電時低。

復激式

具有并激式和串激式的特性，大起動扭力及較穩(wěn)定轉速。

四、直流電動機的特性

直流電動機的好處為在控速方面比較簡單，只需控制電壓大小即可控制轉速，但此類電動機不宜在高溫、易燃等環(huán)境下操作，而且由于電動機中需要以碳刷作為電流變換器的部件（有刷電動機），所以需要定期清理炭刷磨擦所產生的污物。

無碳刷之電動機稱為無刷電動機，相對于有刷，無刷電動機因為少了碳刷與軸的摩擦因此較省電也比較安靜。制作難度較高、價格也較高。

交流電動機則可以在高溫、易燃等環(huán)境下操作，而且不用定期清理碳刷的污物，但在控速上比較困難，因為控制交流電動機轉速需要控制交流電的頻率（或使用感應電動機，用增加內部阻力的方式，在相同交流電的頻率下降低電動機轉速），控制其電壓只會影響電動機的扭力。

一般工業(yè)用直流電動機之電壓有DC110V(125V)和DC220V兩種。

五、直流電動機的類型

直流電動機根據其結構分為不同的類別。最常見的類型包括有刷或無刷，永磁，串聯和并聯。

①、有刷和無刷電機

有刷直流電動機使用一對石墨或碳刷，用于傳導或傳遞來自電樞的電流。這些電刷通常保持在換向器附近。直流電動機中電刷的其他有用功能包括確保無火花運行，在旋轉過程中控制電流方向以及保持換向器清潔。

無刷直流電動機不包含碳刷或石墨刷。它們通常包含一個或多個圍繞固定電樞旋轉的永磁體。無刷直流電動機代替電刷，利用電子電路控制旋轉方向和速度。

②、永磁電動機

永磁電動機由被兩個相對的永磁體包圍的轉子組成。直流電通過時，磁鐵會提供磁場通量，這會導致轉子根據極性沿順時針或逆時針方向旋轉。這種電動機的主要優(yōu)點是，它可以以恒定的頻率以同步速度運行，從而實現最佳的速度調節(jié)。

③、繞線式直流電動機

串聯電動機的定子（通常由銅條制成）繞組和勵磁繞組（銅線圈）串聯連接。因此，電樞電流和勵磁電流相等。高電流直接從電源流入勵磁繞組，勵磁繞組比并聯電動機中的繞組厚且更少。勵磁繞組的厚度增加了電動機的負載能力，并且還產生了強大的磁場，為串聯直流電動機提供了非常高的扭矩。

④、并聯直流電動機

并聯直流電動機的電樞和勵磁繞組并聯連接。由于并聯，兩個繞組都接受相同的電源電壓，盡管它們分別被激勵。與串聯電動機相比，并聯電動機的繞組匝數通常更多，串聯電動機在運行過程中會產生強大的磁場。即使負載變化，并聯電動機也可以具有出色的速度調節(jié)。但是，它們通常缺少串聯電動機的高啟動轉矩。

微型鉆中安裝的電動機和速度控制電路

圖源：DilshanR.Jayakody

六、直流電動機如何速度控制？

在串聯直流電動機中，可通過三種主要方法來實現速度調節(jié)：磁通控制，電壓控制和電樞電阻控制。

1.助焊劑控制方法

在磁通控制方法中，變阻器（一種可變電阻器）與勵磁繞組串聯連接。該組件的目的是增加繞組中的串聯電阻，這將減小磁通量，從而提高電動機的速度。

2.電壓調整方法

可變調節(jié)方法通常用于并聯直流電動機中。同樣，有兩種方法可以實現電壓調節(jié)控制：

將并聯磁場連接到固定的勵磁電壓，同時為電樞提供不同的電壓（也稱為多電壓控制）

改變提供給電樞的電壓（又稱沃德·倫納德方法）

3.電樞電阻控制方法

電樞電阻控制基于以下原理：電動機的速度與反電動勢成正比。因此，如果電源電壓和電樞電阻保持恒定值，則電動機的速度將與電樞電流成正比。