电机控制- 刷式直流电机概述

　　刷式直流电机是现有历史最久的电机拓扑之一。它们将固定刷子安装在定子机座上，摩擦转子上的换向片，而后者又连接至旋转的线圈段。随着电机旋转，不同转子线圈不断连接和断开，这样转子产生的净磁场相对于定子机座就是固定的，且通过定子磁场正确定向，从而产生扭矩。当换向片旋转过刷子时，这些特定转子线圈段的电触头将会断开。由于转子线圈是电感的，而电感器生成高回扫电压来抵抗电流变化，因此刷子和断开的换向片之间会产生火花。这些火花会导致很多负面结果，如电噪声、效率降低，以及某些情况下的危险操作。此外，刷子必须安装弹簧来抵抗换向片，以确保电接触良好。这进一步降低了效率，需要定期维护更换刷子。

　　尽管有诸多劣势，但刷式直流电机有一显著优势：成本。由于控制刷式直流电机相对简单，因此还广泛用于系统成本是主要驱动因素的应用中。在使用永久磁性生成定子磁通的拓扑中，产生的速度/扭矩曲线非常有线性特征。因此，刷式直流电机历来常用于工业伺服应用，速度和扭矩分别与所应用的电压和电流成正比。但是，半导体器件的跌价使得电源转换和控制的成本降低。因此，许多直流电机被交流电机所取代，后者带来了效率和可靠性提高等优势。

　　刷式直流电机的主题多种多样，如直流并联电机和通用电机，两者都使用定子线圈代替永久磁性。在直流并联电机中，定子线圈与转子电路并联；而在通用电机中，定子线圈与转子串联。通用电机在家电应用中尤其常用，因为它具有高启动扭矩，可以高速运行。只需添加串联晶闸管并进行交流相位控制，便可轻松对通用电机进行速度控制。但是，刷子/换向器结构常见于这些电机类型，因此它们具有标准PM 刷式直流电机相同的劣势。