如何驅動一個直流電機?直流電機驅動電路大全

2020-12-15 電子產品世界

大家都知道直流電機有可以精確控制的優點，但是功耗大，效率低，力矩小。如果選用大功率步進電機，為了降低功耗，可以採取PWM恆流控制的方法。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201909/404949.htm

直流電機(direct current machine)是指能將直流電能轉換成機械能(直流電動機)或將機械能轉換成直流電能(直流發電機)的旋轉電機。它是能實現直流電能和機械能互相轉換的電機。當它作電動機運行時是直流電動機，將電能轉換為機械能;作發電機運行時是直流發電機，將機械能轉換為電能。

直流電機由定子和轉子兩部分組成，其間有一定的氣隙。其構造的主要特點是具有一個帶換向器的電樞。直流電機的定子由機座、主磁極、換向磁極、前後端蓋和刷架等部件組成。其中主磁極是產生直流電機氣隙磁場的主要部件，由永磁體或帶有直流勵磁繞組的疊片鐵心構成。

直流電機的轉子則由電樞、換向器(又稱整流子)和轉軸等部件構成。其中電樞由電樞鐵心和電樞繞組兩部分組成。電樞鐵心由矽鋼片疊成，在其外圓處均勻分布著齒槽，電樞繞組則嵌置於這些槽中。換向器是一種機械整流部件。由換向片疊成圓筒形後，以金屬夾件或塑料成型為一個整體。各換向片間互相絕緣。換向器質量對運行可靠性有很大影響。

直流電機的基本構成

直流電機由定子和轉子兩部分組成，其間有一定的氣隙。

直流電機的定子由機座、主磁極、換向磁極、前後端蓋和刷架等部件組成。其中主磁極是產生直流電機氣隙磁場的主要部件，由永磁體或帶有直流勵磁繞組的疊片鐵心構成。

直流電機的轉子則由電樞、換向器(又稱整流子)和轉軸等部件構成。其中電樞由電樞鐵心和電樞繞組兩部分組成。電樞鐵心由矽鋼片疊成，在其外圓處均勻分布著齒槽，電樞繞組則嵌置於這些槽中。

換向器是一種機械整流部件。由換向片疊成圓筒形後，以金屬夾件或塑料成型為一個整體。各換向片間互相絕緣。換向器質量對運行可靠性有很大影響。

直流電機的組成結構

直流電機的結構應由定子和轉子兩大部分組成。直流電機運行時靜止不動的部分稱為定子，定子的主要作用是產生磁場，由機座、主磁極、換向極、端蓋、軸承和電刷裝置等組成。運行時轉動的部分稱為轉子，其主要作用是產生電磁轉矩和感應電動勢，是直流電機進行能量轉換的樞紐，所以通常又稱為電樞，由轉軸、電樞鐵心、電樞繞組、換向器和風扇等組成。

定子

(1)主磁極

主磁極的作用是產生氣隙磁場。主磁極由主磁極鐵心和勵磁繞組兩部分組成鐵心一般用0.5mm～1.5mm厚的矽鋼板衝片疊壓鉚緊而成，分為極身和極靴兩部分，上面套勵磁繞組的部分稱為極身，下面擴寬的部分稱為極靴，極靴寬於極身，既可以調整氣隙中磁場的分布，又便於固定勵磁繞組。勵磁繞組用絕緣銅線繞制而成，套在主磁極鐵心上。整個主磁極用螺釘固定在機座上，

(2)換向極

換向極的作用是改善換向，減小電機運行時電刷與換向器之間可能產生的換向火花，一般裝在兩個相鄰主磁極之間，由換向極鐵心和換向極繞組組成。換向極繞組用絕緣導線繞制而成，套在換向極鐵心上，換向極的數目與主磁極相等。

(3)機座

電機定子的外殼稱為機座。機座的作用有兩個：

一是用來固定主磁極、換向極和端蓋，並起整個電機的支撐和固定作用;

二是機座本身也是磁路的一部分，藉以構成磁極之間磁的通路，磁通通過的部分稱為磁軛。為保證機座具有足夠的機械強度和良好的導磁性能，一般為鑄鋼件或由鋼板焊接而成。

(4)電刷裝置

電刷裝置是用來引入或引出直流電壓和直流電流的。電刷裝置由電刷、刷握、刷杆和刷杆座等組成。電刷放在刷握內，用彈簧壓緊，使電刷與換向器之間有良好的滑動接觸，刷握固定在刷杆上，刷杆裝在圓環形的刷杆座上，相互之間必須絕緣。刷杆座裝在端蓋或軸承內蓋上，圓周位置可以調整，調好以後加以固定。

轉子

(1)電樞鐵心

電樞鐵心是主磁路的主要部分，同時用以嵌放電樞繞組。一般電樞鐵心採用由0.5mm厚的矽鋼片衝制而成的衝片疊壓而成，以降低電機運行時電樞鐵心中產生的渦流損耗和磁滯損耗。疊成的鐵心固定在轉軸或轉子支架上。鐵心的外圓開有電樞槽，槽內嵌放電樞繞組。

(2)電樞繞組

電樞繞組的作用是產生電磁轉矩和感應電動勢，是直流電機進行能量變換的關鍵部件，所以叫電樞。它是由許多線圈(以下稱元件)按一定規律連接而成，線圈採用高強度漆包線或玻璃絲包扁銅線繞成，不同線圈的線圈邊分上下兩層嵌放在電樞槽中，線圈與鐵心之間以及上、下兩層線圈邊之間都必須妥善絕緣。為防止離心力將線圈邊甩出槽外，槽口用槽楔固定。線圈伸出槽外的端接部分用熱固性無緯玻璃帶進行綁紮。

(3)換向器

在直流電動機中，換向器配以電刷，能將外加直流電源轉換為電樞線圈中的交變電流，使電磁轉矩的方向恆定不變;在直流發電機中，換向器配以電刷，能將電樞線圈中感應產生的交變電動勢轉換為正、負電刷上引出的直流電動勢。換向器是由許多換向片組成的圓柱體，換向片之間用雲母片絕緣。

(4)轉軸

轉軸起轉子旋轉的支撐作用，需有一定的機械強度和剛度，一般用圓鋼加工而成。

相關焦點

  • 直流電機驅動電路設計
    直流電機的基本構成與直流電機驅動電路的設計圖解 直流電機的基本構成 直流電機由定子和轉子兩部分組成 一、 直流電機驅動電路的設計目標 在直流電機驅動電路的設計中，主要考慮一下幾點：
  • 基於IR2136的無刷直流電機驅動電路的設計
    摘要：實現了一個基於IR2136的適用於無刷直流電機的三相全橋驅動電路的設計。關鍵詞：三相全橋驅動；信號隔離模塊；三相逆變驅動；Saber 隨著電力電子技術和高性能永磁材料的發展，無刷直流電機的應用在航空航天、醫療、家電及自動化領域獲得了迅猛的發展。
  • 基於較大功率的直流電機H橋驅動電路方案
    >H橋驅動電路，並對額定電壓為24伏，額定電流為3.8A的25D60-24A直流電機進行閉環控制，電路的抗幹擾能力強，在工業控制領域具有較強的適用性。許多半導體公司推出了直流電機專用驅動晶片，但這些晶片多數隻適合小功率直流電機，對於大功率直流電機的驅動，其集成晶片價格昂貴。在直流電機驅動電路的設計中，主要考慮一下幾點：1.功能：電機是單向還是雙向轉動？需不需要調速？
  • 基於CPLD的直流無刷電機驅動電路設計
    直流無刷電機廣泛應用於計算機外圍設備、數控工具機、機器人、伺服系統、汽車、家電等領域。本文介紹的電機驅動電路就是某穩定平臺的角度伺服控制迴路的驅動部分。本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/89321.htm1 無刷直流電機的驅動原理　　直流無刷電動機是由電動機本體、轉子位置傳感器和電子開關電路組成一個閉環系統。與一般的有刷電機不同，他的定子為電樞繞組，轉子採用永磁體。本文介紹的電動機採用了3相Y型聯結的全控電路，其基本構成如圖1所示。
  • 機器人教程3:直流電機驅動及L298N模塊
    1、直流電機簡介2、設計中的三個關注點本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201612/324317.htm3、H橋電路4、驅動晶片選擇時考慮的問題
  • 幾種直流電機驅動電路圖及設計思路
    本文為您詳細介紹直流電機驅動設計需要注意的事項，低壓驅動電路的簡易柵極驅動、邊沿延時驅動電路圖解及其設計思路。本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201608/295688.htm
  • L298N驅動2個直流電機的電路
    只找到了一個來L298N的驅動電路，可以驅動兩個直流電機，需要兩個電源5V，12V。可以實現直流電機正反轉，停止控制。這裡介紹下肖基特二極體。 Si-SBD的特點是：正向壓降PN結二極體的UDF低，僅為後者的1/2～1/3；trr約為10 ns數量級；適用於低電壓（小於50 V）的功率電子電路中（當電路電壓高於100 V以上時，則要選用PIV高的SBD，其正向電阻將增大許多）。肖特基二極體屬於大電流、低功耗、超高速半導體整流器件。
  • 直流電機驅動晶片L293與L298
    一、描述：L293電機驅動原理圖圖片：L293，內部包含4通道邏輯驅動電路，除L293E為20腳，其它均為16腳，額定工作電流1A，最大可達1.5A，Vss最小4.5V，最大可達36V；Vs電壓最大值也是36V，一般Vs電壓應該比Vss電壓高，否則有時會出現失控現象
  • 直流電機的IR2110驅動控制設計及DSP實現
    目前，直流電機控制數位化已成為主流趨勢，而高性能的電機控制算法多數是通過主控晶片實現的，隨著高速度、多功能的數位訊號處理器（DSP）的出現，使得更複雜的電機控制策略得以實現。本文以TMS320F28335為主控晶片、IRF530為驅動晶片、IR2110為驅動控制晶片對直流電機進行了H橋驅動控制設計，該控制達到了很好的效果，具有較高使用價值。
  • 有刷直流電機的工作原理及控制電路
    復激直流電機微型有刷直流電機基本驅動電路驅動電路用在使用了某類控制器並且要求速度控制的應用中。驅動電路的目的是為控制器提供改變微型有刷直流電機中繞組電流的方法，就功耗來說，這樣的速度控制方法在改變直流電機的速度方面比起傳統的模擬控制方法效率要高很多。傳統的模擬控制要求與電機繞組串聯一個額外的變阻器，這樣會降低效率。驅動直流電機的方法多種多樣。有些應用場合僅要求電機往一個方向運轉。如下圖，向一個方向驅動直流電機的電路。前者採用低端驅動，後者採用高端驅動。
  • 直流電機知識:永磁勵磁和直流電機等效替代電路圖
    永磁勵磁方式在直流電機及同步電機、步進電機中用來工業伺服驅動，如汽車輔助驅動、辦公家電等驅動設備中應用。永磁體勵磁比電勵磁繞組體積更小、工作效率更高、動態性能更高，不過它的強磁材料價格昂貴、磁體的邊緣區域會有退磁現象及難以進行弱磁控制。
  • 小功率直流無刷電機驅動控制的硬體設計
    這裡主要簡單說下這個硬體基本電路設計吧。以三相無刷電機為例，見下兩圖：Figure4 直流無刷電機的截面設計這樣的一款小功率直流無刷電機硬體主要就是功率驅動、檢測轉換、控制策略。電源部分最好可以使用幾個大點電解電容，儲能濾波都會好些，因為電機啟動時需要比較大的電流。
  • PWM控制MOSFET搭建的H橋電路驅動直流電機仿真與單片機源碼
    PIC單片機 proteus H橋驅動直流電機PWM控制MOSFET搭建的H橋電路驅動直流電機運行仿真原理圖如下（proteus仿真工程文件可到本帖附件中下載） 1.正轉-> 2.停止-> 3.反轉-> 4.停止調整到高速時會觀察到電機好象在逆向及慢速轉動的效果,這是正常的.實際正反轉速顯示在電機下方(高電平有效狀態)全橋正向時
  • 如何控制直流電機及調速?
    控制直流電機，需要直流電機驅動，無非是控制電機正反轉和轉速。若是新手，不知道怎麼設計直流電機驅動電路，可以直接購買電機驅動模塊，市面上這種功能模塊非常多，比如L298N電機驅動模塊。▲L298N電機驅動模塊L298N支持控制雙路電機，具有A、B兩個通道。通過給IN1、IN2高低電平控制電機的狀態，其中ENA、ENB為使能端，低電平無效，高電平使能。
  • 如何使用樹莓派控制直流電機
    即使是小型5V直流電機也可以初始電流約為300 - 400 mA。當電機加速到大約時，該電流將下降150 - 200 mA。 對於微控制器，Arduino，Raspberry Pi等設備而言，這是一個巨大的潮流。因此，我們不應該將電機直接連接到Raspberry Pi（或任何其他微控制器）。 電機驅動器在這種情況下起著重要作用。
  • 直流電機是如何讓機器人動起來的?
    隨著科技的飛速發展，各種機器人產品也走進的日常生活，比如掃地機器人通過直流電機驅動小掃把來清潔地面、智能早教機器人陪伴孩子成長、工業機械手臂機器人可以替代人工組裝產品。無論是何種機器人都是要有動力源來驅動，這個動力源就是直流電機了。
  • 全橋電機驅動電路的工作原理詳解
    圖1 H橋式電機驅動電路圖1中所示為一個典型的直流電機控制電路。電路得名於「H橋式驅動電路」是因為它的形狀酷似字母H。4個三極體組成H的4條垂直腿，而電機就是H中的橫槓(注意：圖1及隨後的兩個圖都只是示意圖，而不是完整的電路圖，其中三極體的驅動電路沒有畫出來。如上圖所示，H橋式電機驅動電路包括4個三極體和一個電機。要使電機運轉，必須導通對角線上的一對三極體。根據不同三極體對的導通情況，電流可能會從左至右或從右至左流過電機，從而控制電機的轉向。
  • 解析全橋電機驅動電路工作原理
    圖1 H橋式電機驅動電路圖1中所示為一個典型的直流電機控制電路。電路得名於「H橋式驅動電路」是因為它的形狀酷似字母H.4個三極體組成H的4條垂直腿，而電機就是H中的橫槓（注意：圖1及隨後的兩個圖都只是示意圖，而不是完整的電路圖，其中三極體的驅動電路沒有畫出來。如上圖所示，H橋式電機驅動電路包括4個三極體和一個電機。要使電機運轉，必須導通對角線上的一對三極體。
  • 原來,這個AS4950直流有刷電機驅動還可以這麼玩,你學會了嗎?
    大家好，我是芯知識學堂的SingleYork，今天要給大家分享的是AS4950這款直流有刷電機晶片的應用（控制直流電機和步進電機）。AS4950 是一款具有優越性能的全橋 DMOS 直流有刷電機驅動晶片，最大工作範圍可以撘±3.5A 和 40V 輸入電壓，持續帯載能力1.8A以上，用 PWM 來控制馬達驅動的速度和方向。
  • 案例分析|無刷直流電機BLDC驅動方案
    無刷直流電機，顧名思義就是採用直流驅動，但是沒有機械換向電刷的電機。隨著成本的降低，無刷直流電機的市場應用前景會越來越廣泛。優點：無刷直流電機BLDC與傳統有刷直流電機相比，有著極大的優點：1.性能可靠，故障率低，容易維護；2.空載電流小；3.效率高，可達95％；