直流电机的应用原理及控制原理是什么？

本文中，小编将对直流电机予以介绍，如果你想对它的详细情况有所认识，或者想要增进对它的了解程度，不妨请看以下内容哦。

一、直流电机的工作原理

直流电机里边固定有环状永磁体，电流通过转子上的线圈产生安培力，当转子上的线圈与磁场平行时，再继续转受到的磁场方向将改变，因此此时转子末端的电刷跟转换片交替接触，从而线圈上的电流方向也改变，产生的洛伦兹力方向不变，所以电机能保持一个方向转动。

直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应的交变电动势， 靠换向器配合电刷的换向作用，使之从电刷端引出时变为直流电动势的原理。

感应电动势的方向按右手定则确定，导体受力的方向用左手定则确定。这一对电磁力形成了作用于电枢一个力矩，这个力矩在旋转电机里称为电磁转矩，转矩的方向是逆时针方向，企图使电枢逆时针方向转动。如果此电磁转矩能够克服电枢上的阻转矩，电枢就能按逆时针方向旋转起来。

二、直流电机的控制原理

直流无刷电机的控制原理，要让电机转动起来，首先控制部就必须根据hall-sensor感应到的电机转子所在位置，然后依照定子绕线决定开启换流器中功率晶体管的顺序，inverter中之AH、BH、CH及AL、BL、CL，使电流依序流经电机线圈产生顺向旋转磁场，并与转子的磁铁相互作用，如此就能使电机顺时/逆时转动。当电机转子转动到hall-sensor感应出另一组信号的位置时，控制部又再开启下一组功率晶体管，如此循环电机就可以依同一方向继续转动直到控制部决定要电机转子停止则关闭功率晶体管;要电机转子反向则功率晶体管开启顺序相反。

基本上功率晶体管的开法可举例如下：AH、BL一组→AH、CL一组→BH、CL一组→BH、AL一组→CH、AL一组→CH、BL一组，但绝不能开成AH、AL或BH、BL或CH、CL。此外因为电子零件总有开关的响应时间，所以功率晶体管在关与开的交错时间要将零件的响应时间考虑进去，否则当上臂尚未完全关闭，下臂就已开启，结果就造成上、下臂短路而使功率晶体管烧毁。

当电机转动起来，控制部会再根据驱动器设定的速度及加/减速率所组成的命令与hall-sensor信号变化的速度加以比对再来决定由下一组开关导通，以及导通时间长短。速度不够则开长，速度过头则减短，此部份工作就由PWM来完成。PWM是决定电机转速快或慢的方式，如何产生这样的PWM才是要达到较精准速度控制的核心。

高转速的速度控制必须考虑到系统的CLOCK 分辨率是否足以掌握处理软件指令的时间，另外对于hall-sensor信号变化的资料存取方式也影响到处理器效能与判定正确性、 实时性。至于低转速的速度控制尤其是低速起动则因为回传的hall-sensor信号变化变得更慢，怎样撷取信号方式、处理时机以及根据电机特性适当配置控制参数值就显得非常重要。或者速度回传改变以encoder变化为参考，使信号分辨率增加以期得到更佳的控制。电机能够运转顺畅而且响应良好，P.I.D.控制的恰当与否也无法忽视。之前提到直流无刷电机是闭回路控制，因此回授信号就等于是告诉控制部电机转速距离目标速度还差多少，这就是误差(Error)。知道了误差自然就要补偿，方式有传统的工程控制如P.I.D.控制。但控制的状态及环境其实是复杂多变的，若要控制的坚固耐用则要考虑的因素恐怕不是传统的工程控制能完全掌握，所以模糊控制、专家系统及神经网络也将被纳入成为智能型P.I.D.控制的重要理论。

三、直流电机使用场合

直流电机由于其结构简单、性能可靠、成本较低等特点，被广泛应用于各种场合，包括但不限于以下几个方面：

家用电器：直流电机被广泛应用于各种家用电器，如风扇、吸尘器、洗衣机、烘干机等。这些家用电器需要动力驱动，而直流电机提供了高效、可靠的动力输出。

工业自动化：直流电机在工业自动化领域中也有广泛应用，包括流水线、物料输送、自动化装配等方面。这些应用需要高精度、高效率的动力输出，而直流电机具有良好的动态响应和转速可调性。

机器人技术：直流电机是机器人技术中不可缺少的一部分，用于提供动力输出，控制机器人的运动和姿态。机器人应用的多样性和复杂性需要直流电机提供高质量的动力输出和精准的控制。

交通运输：直流电机也应用于交通运输领域，包括电动车、火车、轮船等。直流电机在交通运输领域中提供了高效的动力输出和灵活的控制，同时也具有成本低、维护简单等优点。

电子产品：直流电机在电子产品中也有广泛应用，如数码相机、打印机、扫描仪等。这些电子产品需要小体积、低功耗、低噪声等特性，而直流电机具有小体积、低功耗等特点，可以满足这些应用的需求。

综上所述，直流电机在各种领域中都有广泛的应用，其灵活性、可靠性和成本效益使其成为动力输出领域的重要组成部分。

以上便是小编此次想要和大家共同分享的有关直流电机的内容，如果你对本文内容感到满意，不妨持续关注我们网站哟。最后，十分感谢大家的阅读，have a nice day!