電機控制- 刷式直流電機概述

　　刷式直流電機是現有歷史最久的電機拓撲之一。它們將固定刷子安裝在定子機座上，摩擦轉子上的換向片，而后者又連接至旋轉的線(xiàn)圈段。隨著(zhù)電機旋轉，不同轉子線(xiàn)圈不斷連接和斷開(kāi)，這樣轉子產(chǎn)生的凈磁場(chǎng)相對于定子機座就是固定的，且通過(guò)定子磁場(chǎng)正確定向，從而產(chǎn)生扭矩。當換向片旋轉過(guò)刷子時(shí)，這些特定轉子線(xiàn)圈段的電觸頭將會(huì )斷開(kāi)。由于轉子線(xiàn)圈是電感的，而電感器生成高回掃電壓來(lái)抵抗電流變化，因此刷子和斷開(kāi)的換向片之間會(huì )產(chǎn)生火花。這些火花會(huì )導致很多負面結果，如電噪聲、效率降低，以及某些情況下的危險操作。此外，刷子必須安裝彈簧來(lái)抵抗換向片，以確保電接觸良好。這進(jìn)一步降低了效率，需要定期維護更換刷子。

　　盡管有諸多劣勢，但刷式直流電機有一顯著(zhù)優(yōu)勢：成本。由于控制刷式直流電機相對簡(jiǎn)單，因此還廣泛用于系統成本是主要驅動(dòng)因素的應用中。在使用永久磁性生成定子磁通的拓撲中，產(chǎn)生的速度/扭矩曲線(xiàn)非常有線(xiàn)性特征。因此，刷式直流電機歷來(lái)常用于工業(yè)伺服應用，速度和扭矩分別與所應用的電壓和電流成正比。但是，半導體器件的跌價(jià)使得電源轉換和控制的成本降低。因此，許多直流電機被交流電機所取代，后者帶來(lái)了效率和可靠性提高等優(yōu)勢。

　　刷式直流電機的主題多種多樣，如直流并聯(lián)電機和通用電機，兩者都使用定子線(xiàn)圈代替永久磁性。在直流并聯(lián)電機中，定子線(xiàn)圈與轉子電路并聯(lián)；而在通用電機中，定子線(xiàn)圈與轉子串聯(lián)。通用電機在家電應用中尤其常用，因為它具有高啟動(dòng)扭矩，可以高速運行。只需添加串聯(lián)晶閘管并進(jìn)行交流相位控制，便可輕松對通用電機進(jìn)行速度控制。但是，刷子/換向器結構常見(jiàn)于這些電機類(lèi)型，因此它們具有標準PM 刷式直流電機相同的劣勢。