一、有刷電機(jī)結(jié)構(gòu)介紹

無刷直流永磁電動機(jī)廣泛地用于驅(qū)動和伺服系統(tǒng)中，在許多場合，不但要求電動機(jī)具 有良好地啟動和調(diào)節(jié)特性，而且要求電機(jī)能夠正反轉(zhuǎn)。本篇文章，我們著重來分析下有刷 永磁直流電動機(jī)地正反轉(zhuǎn)原理，為后文直流無刷電機(jī)正反轉(zhuǎn)分析奠定基礎(chǔ)。

為了更好的了解無刷電機(jī)的正反轉(zhuǎn)原理，我們先以有刷電機(jī)為例來說明一下有刷電機(jī) 的正反轉(zhuǎn)是如何實現(xiàn)的。首先我們需要知道有刷電機(jī)的旋轉(zhuǎn)原理，那么為了更好的了解有 刷電機(jī)的工作原理，我們先來看下有刷電機(jī)的組成，下圖為有刷電機(jī)的整體示意圖：

                                                                                                                                    圖一：直流有刷電機(jī)

接下來我們將上圖中的有刷電機(jī)拆開，可以看到有刷電機(jī)內(nèi)部構(gòu)造，首先看到的下圖 為定子永磁體：

                                                                                                                                        圖二：定子永磁體

然后是電刷，也即是有刷電機(jī)名詞中的有刷的來源，就是有電刷，電刷的形式如下圖 三所示：

                                                                                                                                       圖三：電刷示意圖

然后是轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，包括轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸、繞制銅線的鐵芯、銅線電樞繞組、換向器組成，如 下圖四所示：

                                                                                                                                   圖四：轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖

上面介紹的電刷就是用于跟換向器進(jìn)行連接的，連接的示意圖如下圖所示：

                                                                                                                     圖五：電刷與換向器連接示意圖

二、有刷電機(jī)轉(zhuǎn)動原理介紹

實際工作過程中，電刷是跟外部電源引線連接的，這樣電流就會從電源正極出發(fā)，經(jīng) 過電刷，經(jīng)過與電刷連接的換向器，經(jīng)過繞組，經(jīng)過電刷，回到電源負(fù)極。由于轉(zhuǎn)子電樞 線圈處于永磁體磁場中，所以通電的線圈就會在磁場中受到安培力的作用，這樣轉(zhuǎn)子就會 轉(zhuǎn)動起來。

                                                                                                                  圖六：線圈電流方向及受力方向示意圖

如上圖六所示，紅色箭頭表示線圈的受力方向，藍(lán)色箭頭表示線圈的電流方向，這樣 線圈將會逆時針旋轉(zhuǎn)。

當(dāng)旋轉(zhuǎn)到下圖七所示的位置時，我們可以看到，換向器連接的電源的正負(fù)發(fā)生了變化， 此時線圈中的電流方向也會發(fā)生變化，因此根據(jù)左手定則，可以判斷出線圈受安培力的方 向，這個力會讓線圈繼續(xù)保持逆時針旋轉(zhuǎn)。

下圖八表示線圈電流方向與圖七電流方向相反，受力方向也相反，換向器，顧名思義 就是讓線圈中的電流流向發(fā)生變化，這里通過換向器跟電刷的連接，實現(xiàn)線圈的電流方向變化，實現(xiàn)線圈受力方向發(fā)生變化。

                                                                                         圖八：換向器連接電源方向發(fā)生變化線圈電流及受力示意圖

就這樣，線圈不斷的旋轉(zhuǎn)，對應(yīng)的換向器連接電源的極性不斷發(fā)生變化，這樣就保證 了線圈能持續(xù)逆時針進(jìn)行旋轉(zhuǎn)下去，這就是有刷電機(jī)的旋轉(zhuǎn)原理。

三、有刷電機(jī)正反轉(zhuǎn)

從上面的電機(jī)旋轉(zhuǎn)原理來看，電機(jī)的受力跟磁場有關(guān)，跟線圈的通電方向有關(guān)，當(dāng)磁 場確定了，通電方向確定了，那么線圈受到安培力的方向就確定了。這個力的方向可以用 左手定則來判定，具體左手定則如下圖九所示：

                                                                                                                               圖九：安培力判定示意圖

根據(jù)上面介紹的內(nèi)容，下面給出一個逆時針旋轉(zhuǎn)的示意圖：

                                                                                                                      圖十：線圈逆時針旋轉(zhuǎn)示意圖

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