電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李寧遠(yuǎn)）直流電機(jī)在我們?nèi)粘Ｉ钪袘?yīng)用廣泛，小到日用家電，大到工業(yè)汽車設(shè)備，都有著大量直流電機(jī)的應(yīng)用。對(duì)直流電機(jī)進(jìn)行一個(gè)大致的分類，有著繞組磁場(chǎng)直流電機(jī)和永磁磁場(chǎng)直流電機(jī)兩大類，永磁磁場(chǎng)直流電機(jī)里就有著我們十分熟悉的有刷和無(wú)刷直流電機(jī)。

有刷直流電機(jī)和無(wú)刷直流電機(jī)

二者作為老生常談的電機(jī)類型，二者最大的差別就在電刷上，有刷直流電機(jī)使用永磁力作為定子，線圈繞在轉(zhuǎn)子上，通過(guò)碳刷與換向器機(jī)器的機(jī)械作用傳輸能量，這是它被叫有刷直流電機(jī)的原因，而無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)子和定子間沒(méi)有換向器這樣一個(gè)機(jī)械部件。

有刷電機(jī)是線圈由于電刷和換向器的連接狀態(tài)、電流和磁場(chǎng)的產(chǎn)生、以及固定磁體和線圈外側(cè)的極性關(guān)系而沿相同方向持續(xù)運(yùn)動(dòng)，從而使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。無(wú)刷直流電機(jī)通過(guò)不同線圈的電流流入和流出使磁場(chǎng)發(fā)生變化，從而使外側(cè)磁體轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。有刷電機(jī)與無(wú)刷電機(jī)在如今高能效電機(jī)發(fā)展的趨勢(shì)下發(fā)展截然不同。

有刷直流電機(jī)的式微，一是由于高性能功率器件作為電機(jī)的開(kāi)關(guān)在控制方式上更加實(shí)用、更加經(jīng)濟(jì)可靠，取代了有刷電機(jī)的優(yōu)勢(shì)，二是無(wú)刷直流電機(jī)沒(méi)有刷子磨損，在電氣噪聲和機(jī)械噪聲、能效、可靠性、壽命上更具優(yōu)勢(shì)。

不過(guò)有刷電機(jī)依然是低成本應(yīng)用的可靠選擇，配置合適的控制器、開(kāi)關(guān)，就可以實(shí)現(xiàn)很好的性能。加之幾乎不需要電子控制裝置，所以整個(gè)電機(jī)控制系統(tǒng)會(huì)相當(dāng)便宜。此外，還能節(jié)省配線和連接器所需的空間，并降低電纜和連接器的成本，在對(duì)能效沒(méi)有要求的應(yīng)用上性價(jià)比很高。

直流電機(jī)與驅(qū)動(dòng)

電機(jī)和驅(qū)動(dòng)是密不可分的，尤其是近年來(lái)市場(chǎng)的變化對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)提出了更高的要求。首先就是在可靠性的高要求，各種保護(hù)功能是必備的，還會(huì)要求內(nèi)置電流限制以便在電機(jī)啟動(dòng)、強(qiáng)制停止或堵轉(zhuǎn)時(shí)控制電機(jī)的電流，這些都是在可靠性上的增強(qiáng)。

通過(guò)速度控制和相位控制實(shí)現(xiàn)的電機(jī)旋轉(zhuǎn)數(shù)字控制技術(shù)，以及執(zhí)行器要求的高精度定位控制技術(shù)等高效驅(qū)動(dòng)控制算法，對(duì)于高性能電機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)而言是不可或缺的。這就需要有設(shè)計(jì)人員可輕松使用的高效驅(qū)動(dòng)控制算法。

而且現(xiàn)在很多廠商都會(huì)直接將算法硬件化，再應(yīng)用在驅(qū)動(dòng)IC上，設(shè)計(jì)人員使用起來(lái)也更加方便，便捷的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)現(xiàn)在更受青睞。

穩(wěn)定也是需要驅(qū)動(dòng)技術(shù)的支持的，驅(qū)動(dòng)波形的優(yōu)化對(duì)減少電機(jī)噪聲和振動(dòng)有著很大影響，適合各種電機(jī)磁路的激勵(lì)驅(qū)動(dòng)技術(shù)能大幅減少電機(jī)工作時(shí)的穩(wěn)定性。此外，就是驅(qū)動(dòng)對(duì)于更低功耗更高效率的持續(xù)追求。

直流電機(jī)很典型的驅(qū)動(dòng)方式半橋驅(qū)動(dòng)的作用就是通過(guò)功率管產(chǎn)生交流電觸發(fā)信號(hào)，從而產(chǎn)生大電流進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)電機(jī)。相比于全橋，半橋驅(qū)動(dòng)電路成本偏低，電路也更容易形成，半橋電路在振蕩轉(zhuǎn)換之間容易使波形變壞，產(chǎn)生干擾。全橋電路成本高更復(fù)雜一些，也不容易產(chǎn)生瀉流。

現(xiàn)在很流行的PWM驅(qū)動(dòng)，在直流電機(jī)里已經(jīng)是應(yīng)用得很廣泛的驅(qū)動(dòng)方案，其中一個(gè)原因就是它可以減少驅(qū)動(dòng)電源的功耗而應(yīng)用越來(lái)越廣泛。現(xiàn)在很多電機(jī)PWM方案在提高寬占空比，提升頻率覆蓋，以及降低功耗這些方面都做到了很高的水平。

有刷電機(jī)在進(jìn)行PWM驅(qū)動(dòng)時(shí)開(kāi)關(guān)損耗會(huì)隨著PWM頻率升高而增加，通過(guò)增加頻率來(lái)減輕電流紋波時(shí)，需要權(quán)衡頻率與效率。無(wú)刷電機(jī)的正弦波激勵(lì)PWM驅(qū)動(dòng)在效率上也是出彩的方案，雖然會(huì)比較復(fù)雜。

小結(jié)

隨著終端市場(chǎng)的功能需求變化，直流電機(jī)在性能、能效上的要求正在逐漸提高。不管應(yīng)用有刷直流電機(jī)還是無(wú)刷直流電機(jī)，都需要根據(jù)場(chǎng)景需要來(lái)選擇合適的驅(qū)動(dòng)技術(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)更可靠更平穩(wěn)更高效的電機(jī)運(yùn)行。