直流发电机的作业原理便是把电枢线圈中感应的交变电动势。
直流电机实图
图一
靠换向器合作电刷的换向效果，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认(磁感线指向手心，大拇指指向导体运动方向，其他四指的指向便是导体中感应电动势的方向)。
作业原理
导体受力的方向用左手定则确认。这一对电磁力形成了效果于电枢一个力矩，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，妄图使电枢逆时针方向滚动。假如此电磁转矩能够战胜电枢上的阻转矩(例如由冲突引起的阻转矩以及其它负载转矩)，电枢就能按逆时针方向旋转起来。
直流电动机是依托直流作业电压运转的电动机，广泛运用于收录机、录像机、影碟机、电动剃须刀、电吹风、电子表、玩具等。
电磁式
电磁式直流电动机由定子磁极、转子(电枢)、换向器(俗称整流子)、电刷、机壳、轴承等构成，
电磁式直流电动机的定子磁极(主磁极)由铁心和励磁绕组构成。依据其励磁(旧规范称为激磁)方法的不同又可分为串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。因励磁方法不同，定子磁极磁通(由定子磁极的励磁线圈通电后发生)的规则也不同。
串励直流电动机的励磁绕组与转子绕组之间经过电刷和换向器相串联，励磁电流与电枢电流成正比，定子的磁通量跟着励磁电流的增大而增大，转矩近似与电枢电流的平方成正比，转速随转矩或电流的添加而敏捷下降。其起动转矩可达额外转矩的5倍以上，短时间过载转矩可达额外转矩的4倍以上，转速改动率较大，空载转速甚高(一般不允许其在空载下运转)。可经过用外用电阻器与串励绕组串联(或并联)、或将串励绕组并联换接来完成调速。
并励直流电动机的励磁绕组与转子绕组相并联，其励磁电流较稳定，起动转矩与电枢电流成正比，起动电流约为额外电流的2.5倍左右。转速则随电流及转矩的增大而略有下降，短时过载转矩为额外转矩的1.5倍。转速改动率较小，为5%~15%。可经过消弱磁场的恒功率来调速。
他励直流电动机的励磁绕组接到独立的励磁电源供电，其励磁电流也较稳定，起动转矩与电枢电流成正比。转速改动也为5%~15%。能够经过消弱磁场恒功率来进步转速或经过下降转子绕组的电压来使转速下降。
复励直流电动机的定子磁极上除有并励绕组外，还装有与转子绕组串联的串励绕组(其匝数较少)。串联绕组发生磁通的方向与主绕组的磁通方向相同，起动转矩约为额外转矩的4倍左右，短时间过载转矩为额外转矩的3.5倍左右。转速改动率为25%~30%(与串联绕组有关)。转速可经过消弱磁场强度来调整。
换向器的换向片运用银铜、镉铜等合金资料，用高强度塑料模压成。电刷与换向器滑动触摸，为转子绕组供给电枢电流。电磁式直流电动机的电刷一般选用金属石墨电刷或电化石墨电刷。转子的铁心选用硅钢片叠压而成，一般为12槽，内嵌12组电枢绕组，各绕组间串联接后，再别离与12片换向片衔接。
直流电机
直流电机的励磁方法是指对励磁绕组怎么供电、发生励磁磁通势而树立主磁场的问题。依据励磁方法的不同，直流电机可分为下列几种类型。
他励
励磁绕组与电枢绕组无联接关系，而由其他直流电源对励磁绕组供电的直流电机称为他励直流电机，原理图中M表明电动机，若为发电机，则用G表明。永磁直流电机也可看作他励直流电机。如下图所示：
图二
并励
并励直流电机的励磁绕组与电枢绕组相并联。作为并励发电机来说，是电机自身发出来的端电压为励磁绕组供电;作为并励电动机来说，励磁绕组与电枢共用同一电源，从功用上讲与他励直流电动机相同。如下图所示：
图三
串励
串励直流电机的励磁绕组与电枢绕组串联后，再接于直流电源。这种直流电机的励磁电流便是电枢电流。如下图所示：
图四
复励
复励直流电机有并励和串励两个励磁绕组。若串励绕组发生的磁通势与并励绕组发生的磁通势方向相同称为积复励。若两个磁通势方向相反，则称为差复励。如下图所示：
图五
不同励磁方法的直流电机有着不同的特性。一般状况直流电动机的首要励磁方法是并励式、串励式和复励式，直流发电机的首要励磁方法是他励式、并励式和和复励式。
永磁式
永磁式直流电动机也由定子磁极、转子、电刷、外壳等组成，定子磁极选用永磁体(永久磁钢)，有铁氧体、铝镍钴、钕铁硼等资料。按其结构方法可分为圆筒型和瓦块型等几种。录放机中运用的电大都为圆筒型磁体，而电动工具及轿车用电器中运用的电动机大都选用专块型磁体。
转子一般选用硅钢片叠压而成，较电磁式直流电动机转子的槽数少。录放机中运用的小功率电动机大都为3槽，较高级的为5槽或7槽。漆包线绕在转子铁心的两槽之间(三槽即有三个绕组)，其各接头别离焊在换向器的金属片上。电刷是衔接电源与转子绕组的导电部件，具有导电与耐磨两种功用。永磁电动机的电刷运用单性金属片或金属石墨电刷、电化石墨电刷。
录放机中运用的永磁式直流电动机，选用电子稳速电路或离心式稳速设备。
无刷直流
无刷直流电动机是选用半导体开关器材来完成电子换向的，即用电子开关器材替代传统的触摸式换向器和电刷。它具有可靠性高、无换向火花、机械噪声低一级长处，广泛运用于高级录音座、录像机、电子仪器及自动化办公设备中。
无刷直流电动机由永磁体转子、多极绕组定子、方位传感器等组成。方位传感按转子方位的改动，沿着必定次第对定子绕组的电流进行换流(即检测转子磁极相对定子绕组的方位，并在确认的方位处发生方位传感信号，经信号转化电路处理后去操控功率开关电路，按必定的逻辑关系进行绕组电流切换)。定子绕组的作业电压由方位传感器输出操控的电子开关电路供给。
方位传感器有磁敏式、光电式和电磁式三种类型。选用磁敏式方位传感器的无刷直流电动机，其磁敏传感器材(例如霍尔元件、磁敏二极管、磁敏诂极管、磁敏电阻器或专用集成电路等)装在定子组件上，用来检测永磁体、转子旋转时发生的磁场改动。
选用光电式方位传感器的无刷直流电动机，在定子组件上按必定方位装备了光电传感器材，转子上装有遮光板，光源为发光二极管或小灯泡。转子旋转时，由于遮光板的效果，定子上的光敏元器材将会按必定频率间歇间生脉冲信号。
选用电磁式方位传感器的无刷直流电动机，是在定子组件上装置有电磁传感器部件(例如耦合变压器、挨近开关、LC谐振电路等)，当永磁体转子方位发生改动时，电磁效应将使电磁传感器发生高频调制信号(其幅值随转子方位而改动)。
优越性
直流电机具有呼应快速、较大的起动转矩、
电机实物图
图六
从零转速至额外转速具有可供给额外转矩的功用，但直流电机的长处也正是它的缺陷，由于直流电机要发生额外负载下稳定转矩的功用，则电枢磁场与转子磁场须恒保持90°，这就要藉由碳刷及整流子。碳刷及整流子在电机滚动时会发生火花、碳粉因而除了会形成组件损坏之外，运用场合也受到限制。沟通电机没有碳刷及整流子，免保护、巩固、运用广，但特性上若要到达适当于直流电机的功用须用杂乱操控技能才干到达。如今半导体发展敏捷功率组件切换频率加速许多，提高驱动电机的功用。微处理机速度亦越来越快，可完成将沟通电机操控置于一旋转的两轴直交坐标体系中，恰当操控沟通电机在两轴电流重量，到达相似直流电机操控并有与直流电机适当的功用。
此外已有许多微处理机将操控电机必需的功用做在芯片中，并且体积越来越小;像模仿/数字转化器、脉冲宽度调制…等。直流无刷电机便是以电子方法操控沟通电机换相，得到相似直流电机特性又没有直流电机组织上缺失的一种运用。
操控结构
图七
直流无刷电机是同步电机的一种，也便是说电机转子的转速受电机定子旋转磁场的速度及转子极数(p)影响：
n=120.f/p。在转子极数固定状况下，改动定子旋转磁场的频率就能够改动转子的转速。直流无刷电机便是将同步电机加上电子式操控(驱动器)，操控定子旋转磁场的频率并将电机转子的转速回授至操控中心重复校对，以期到达挨近直流电机特性的方法。也便是说直流无刷电机能够在额外负载范围内当负载改动时仍能够操控电机转子保持必定的转速。
直流无刷驱动器包含电源部及操控部、电源部供给三相电源给电机，操控部则依需求转化输入电源频率。
电源部能够直接以直流电输入(一般为24v)或以沟通电输入(110v/220v)，假如输入是沟通电就得先经转化器(Converter)转成直流。不论是直流电输入或沟通电输入要转入电机线圈前须先将直流电压由换流器(Inverter)转成3相电压来驱动电机。换流器(Inverter)一般由6个功率晶体管(q1～q6)分为上臂(q1、q3、q5)/下臂(q2、q4、q6)衔接电机作为操控流经电机线圈的开关。操控部则供给pwm(脉冲宽度调制)决议功率晶体管开关频度及换流器(Inverter)换相的机遇。直流无刷电机一般期望运用在当负载变化时速度能够稳定于设定值而不会变化太大的速度操控，所以电机内部装有能感应磁场的霍尔传感器(Hall-sensor)，作为速度之闭回路操控，一起也做为相序操控的依据。但这仅仅用来做为速度操控并不能拿来做为定位操控。
操控原理
图八
要让电机滚动起来，操控部就必须依据Hall-sensor感应到的电机转子所在方位，然后按照定子绕线决议敞开(或封闭)换流器(Inverter)中功率晶体管的次序，使电流依序流经电机线圈发生顺向(或逆向)旋转磁场，并与转子的磁铁相互效果，如此就能使电机顺时/逆时滚动。当电机转子滚动到Hall-sensor感应出另一组信号的方位时，操控部又再敞开下一组功率晶体管，如此循环电机就能够依同一方向持续滚动直到操控部决议要电机转子中止则封闭功率晶体管(或只开下臂功率晶体管);要电机转子反向则功率晶体管敞开次序相反。
