電機是目前應用最為廣泛的能量轉換設備，能夠將其它形式的能量轉換為電能，也能夠將電能轉換為機械能，在工業(yè)制造和民用電器領域，電機都是不可缺少的重要設備。

自從400年前，法拉第發(fā)明了第一臺使用電流驅動的機械設備開始，電機就成為工業(yè)發(fā)明創(chuàng)造的寵兒，安迪生和特斯拉分別在直流和交流領域做出了突出貢獻，推動了電能的采集和應用。

經過幾代工程師的辛勤努力，電機已經發(fā)展出三大系列，即直流電機、交流異步電機和交流同步電機。從這三大類出發(fā)，又衍生出伺服電機、測速電機等專門用于精細控制的設備，為工業(yè)控制發(fā)展提供了可行性保障。

直流電機作為電機的雛形，利用通電導體在磁場中產生力的作用原理進行能量轉換，當通電導體置于磁場當中，導體就會受到力的作用而產生力矩發(fā)生位移，其運動方向可以通過左手定則進行判斷。

如果將導體制成閉合回路置于磁場中，并且適時改變導體內電流方向，那么這個導體環(huán)就會在磁場中旋轉起來。直流電機的整流子就是實現電流變向的部件。

直流電機的能量轉換具有可逆性，當導體在磁場中垂直于磁力線運動時，會在導體兩端產生感應電動勢，感應電動勢的方向可以由右手定則進行判斷。

當導體形成閉合回路時，就會在導體中產生感應電流，這就是直流發(fā)電機的基本原理。

一臺直流電機在擁有勵磁的情況下，可以從發(fā)電機向電動機進行轉換。吸收電能便會產生轉矩成為電動機，將電能轉換為機械能輸出，而被動旋轉便會產生電流成為發(fā)電機，將機械能轉換為電能輸出。直流電機的這一特性也讓它在很長一段歷史內主導了能源和應用領域。

我們把電機分為直流電機與交流電機兩類，即直流電機通過直流電機驅動;交流電機通過交流電機驅動，下面天孚微電機對這兩種類型電機的結構、調速方式及特點來詳細講解。

1. 直流電機

1)有刷直流電機

①直流電機結構

轉子：轉子上有銅線繞組;

定子：使用永磁或電磁，勵磁方式有串勵、并勵、他勵、復勵。

②啟動

直流電機只要通入直流電就能轉動。

③換向方式

永磁直流電機通過換向器與電刷的摩擦接觸，改變定子或轉子電流的方向。

④調速方式

直流電機的調速方法是所有電機中，非常簡單的，通過調節(jié)轉子的電壓就可以調速，如需要精準調速增加編碼器即可。

⑤優(yōu)點與缺點

有刷直流電機在于啟動轉矩大，調速方便，成本低的優(yōu)點，不過由于在電機的轉子上裝有換向器，在運轉時會和電刷不斷的摩擦，所以使用壽命較磁短，像一些高壽命的應用，有刷直流電機是無法滿足的，大點的有刷直流電機還需要定期的維護/更換碳刷，維護工作量太大。

2)無刷直流電機

①直流電機結構

轉子：永磁結構

定子：繞組、霍爾傳感器

②啟動

驅動器EN接地打開

③換向方式

電子換向，無刷直流電機沒有電刷和換向器，通過霍爾傳感器實現電子換向，這也是無刷直流電機名稱的由來。

④調速控制方式

常見的是以6個MOSFET搭配成全橋電路，并以控制電路、驅動電路組合。硬件方面概況起來，主要包含以下幾個版塊：全橋驅動電路、霍爾反饋電路、電流采樣電路等。軟件實現上，可以使用方波、或者正弦波(PMSM)方式控制。

⑤優(yōu)點與缺點

無刷直流電機轉速高、使用壽命也極長，幾乎有刷直流電機的缺點無刷直流電機都補全了，但是無刷直流電機的成本高、控制調速比較復雜，所以除非是有刷直流電機參數無法滿足，一般用是的還是有刷電機。

從兒時的四驅車到四旋翼無人機，從兩輪電動自行車到高速列車，從客廳的空調到廚房的抽煙機，從媽媽的吹風機到爸爸的剃須刀，似乎我們的平日所見能動的東西大多都聯(lián)系一個共同的東西——電機。

直流電機加電后可以自行啟動，并不需要專門的啟動策略和裝置。對于永磁同步、直流無刷、單相異步等電機來說啟動就不是那么容易的一件事情了。

當然啟動電流大的情況仍然存在，因為啟動階段電機速度較低電樞繞組的反電動勢較小因此直流電機盡管可以自啟動但是仍然存在啟動電流沖擊的問題(啟動沖擊電流最大可能超過額定電流的10倍)，進而造成電刷換向火花增大及對電網產生沖擊。對于小功率電機(通常認為3千瓦時一個門檻)、啟動并非特別頻繁的情況來說這些問題并不需要特別在意。

對于功率通常情況下采用限流電阻或者降壓啟動的方式實現啟動，但是如果是帶載啟動的話為了保證啟動轉矩電阻值需要隨著電機轉速提高而減小，或者電源電壓隨著轉速提高而增加，當達到額定轉速后限流電阻需要及時退出電源電壓升至額定電壓，這樣才能夠保證整個啟動過程的電磁轉矩。

針對直流電機調速內容較多后面會單獨篇幅進行講解，這里只需要知道:

(1)降低電源電壓會使直流電機速度變慢，這就是為什么小時候四驅車新電池的情況下跑的快的原因，也就是我們常說的新電池勁大。家理電風扇調速大多也是這種方式.

(2)串電阻調速同樣會使電機轉速變慢，方式最為簡單但是會使系統(tǒng)效率降低，幾乎不用。

(3)對于電勵磁的直流電機減小電樞繞組的磁通也可以實現直流電機(弱磁調速)，通常來講弱磁控制會使直流電機的電機速度變快，這也就是弱磁升速說法的由來。