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直流電機調速器。脈寬調制的全稱為：Pulse WidthModulator、簡稱PWM、直流電機調速器就是調節直流電動機速度的設備， 由于直流電動機具有低轉速大力矩的特點，是交流電動機無法取代的， 因此調節直流電動機速度的設備—直流調速器，由于它的特殊性能、常被用于直流負載回路中、燈具調光或直流電動機調速、HW-1020型調速器、就是利用脈寬調制(PWM)

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直流電機調速器

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直流電機調速器。脈寬調制的全稱為：Pulse WidthModulator、簡稱PWM、直流電機調速器就是調節直流電動機速度的設備， 由于直流電動機具有低轉速大力矩的特點，是交流電動機無法取代的， 因此調節直流電動機速度的設備—直流調速器，由于它的特殊性能、常被用于直流負載回路中、燈具調光或直流電動機調速、HW-1020型調速器、就是利用脈寬調制(PWM)原理制作的馬達調速器、PWM調速器已經在：工業直流電機調速、工業傳送帶調速、燈光照明調解、計算機電源散熱、直流電扇等、得到廣泛應用。

中文名

直流電機調速器

外文名

Pulse WidthModulator

簡    稱

PWM

選    擇

需要較寬的調速范圍

工作原理

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HW-A-1020型(DC12v24v電壓通用型)調速器、工作原理:是通過改變輸出方波的占空比使負載上的平均電流功率從0-100%變化、從而改變負載、燈光亮度/電機速度。利用脈寬調制(PWM)方式、實現調光/調速、它的優點是電源的能量功率、能得到充分利用、電路的效率高。例如：當輸出為50%的方波時，脈寬調制(PWM)電路輸出能量功率也為50%，即幾乎所有的能量都轉換給負載。而采用常見的電阻降壓調速時，要使負載獲得電源zui大50%的功率，電源必須提供71%以上的輸出功率，這其中21%消耗在電阻的壓降及熱耗上。大部分能量在電阻上被消耗掉了、剩下才是輸出的能量、轉換效率非常低。此外HW-A-1020型調速因其采用開關方式熱耗幾乎不存在、HW-A-1020型調速在低速時扭矩非常大、因為調速器帶有自動跟蹤PWM、另外采用脈寬調制(PWM)方式、可以使負載在工作時得到幾乎滿電源電壓、這樣有利于克服電機內在的線圈電阻而使電機產生更大的力矩率。

選擇

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什么場合下要選擇使用直流調速器?

一、下列場合需要使用直流調速器:

1． 需要較寬的調速范圍。

2. 需要較快的動態響應過程。

3. 加、減速時需要自動平滑的過渡過程。

4. 需要低速運轉時力矩大。

5. 需要較好的挖土機特性，能將過載電流自動限止在設定電流上。

以上五點也是直流調速器的應用特點。

二、直流調速器應用:

直流調速器在數控機床、造紙印刷、紡織印染、光纜線纜設備、包裝機械、電工機械、食品加工機械、橡膠機械、生物設備、印制電路板設備、實驗設備、焊接切割、輕工機械、物流輸送設備、機車車輛、醫設備、通訊設備、雷達設備、衛星地面接受系統等行業廣泛應用。

三、直流調速器工作原理簡單介紹：

直流調速器就是調節直流電動機速度的設備，上端和交流電源連接，下端和直流電動機連接，直流調速器將交流電轉化成兩路輸出直流電源，一路輸入給直流電機礪磁（定子），一路輸入給直流電機電樞（轉子），直流調速器通過控制電樞直流電壓來調節直流電動機轉速。同時直流電動機給調速器一個反饋電流，調速器根據反饋電流來判斷直流電機的轉速情況，必要時修正電樞電壓輸出，以此來再次調節電機的轉速。

四、直流電機的調速方案一般有下列3種方式：1、改變電樞電壓；2、改變激磁繞組電壓；3、改變電樞回路電阻。 zui常用的是調壓調速系統，即1（改變電樞電壓）.

五、一種模塊式直流電機調速器，集電源、控制、驅動電路于一體，采用立體結構布局，控制電路采用微功耗元件，用光電耦合器實現電流、電壓的隔離變換，電路的比例常數、積分常數和微分常數用PID適配器調整。該調速器體積小、重量輕，可單獨使用也可直接安裝在直流電機上構成一體化直流調速電機，可具有調速器所應有的一切功能。

六、現代工業自動化的高速發展也給直流電機的控制與調速提供了大范圍的應用與更新:如遠程信號傳輸,遠距離調速,高溫環境的遙控調速與控制,手動自動集成等。

說明

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1.Z2系列小型直流電機為中華人民共和國機械工業部JB1104-68部頒標準所規定的標準系列小型直流電機

2.Z2系列小型直流電機共分11個機座號，每個機座號有兩種鐵心長度，制造有直流電動機、直流發電機、直流調壓發電機三種，適用于一般正常的工作環境。電動機作一般傳動用，發電機作為一般直流電源用，調壓發電機作蓄電池組充電用。

3.勵磁方式：電動機為帶有少量穩定繞組的并激或他激勵磁。發電機為復激或他激勵磁（額定電壓為230伏的發電機），調壓發電機為并激勵磁（不帶串激繞組）。電機的他激勵磁電壓制成有110伏或220伏二種。電動機額定電壓110伏的僅有他勵電壓110伏一種。

4.Z2系列電機根據使用要求可制成濕熱地區使用的具有防潮、防霉、防鹽霧性能的濕熱帶型（TH）直流電機。

5.型號含義：Z表示“直”流，2表示第二次全國定型設計，橫線后數字表示機座號與鐵心長短，例如Z2-11前一個1代表1號機座，后一個1代表短鐵心，而Z2-112中11代表11號機座，2代表長鐵心。

結構型式

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1.直流發電機或直流調壓發電機僅制造臥式，機座帶底腳的一種。

2.直流電動機可制成下表所示的結構型式。結 構 型 式 代號 電機型號臥式機座帶有底腳 B3（D2）Z2-11~112。 臥式機座帶底腳，端蓋有凸緣 B35（D2/T2）Z2-11~82 <br>臥式機座不帶底腳，端蓋有凸緣 B5（T2）Z2-11~62 。立式機座不帶底腳，端蓋有凸緣（軸伸向下） V1（L3）Z2-11~112 。立式機座帶有底腳，端蓋有凸緣（軸伸向下）V15（L3/D2） Z2-11~82

直流調速器

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直流調速器是一種電機調速裝置，包括電機直流調速器、脈寬直流調速器、可控硅直流調速器等，一般為模塊式直流電機調速器，集電源、控制、驅動電路于一體，采用立體結構布局，控制電路采用微功耗元件，用光電耦合器實現電流、電壓的隔離變換，電路的比例常數、積分常數和微分常數用PID適配器調整。具有體積小、重量輕等特點，可單獨使用也可直接安裝在直流電機上構成一體化直流調速電機，可具有調速器所應有的一切功能。

中文名

直流調速器

性    質

電機調速裝置

包    括

電機直流調速器等

適用場合

需要較寬的調速范圍等

基本介紹

直流調速器就是調節直流電動機速度的設備，

直流調速器(圖一）

由于直流電動機具有低轉速大力矩的特點，是交流電動機無法取代的，因此調節直流電動機速度的設備——直流調速器具有廣闊的應用天地。

適用場合

下列場合需要使用直流調速器：

1.需要較寬的調速范圍；

2.需要較快的動態響應過程；

3.加、減速時需要自動平滑的過度過程；

4.需要低速運轉時力矩大；

5.需要較好的挖土機特性，能將過載電流自動限制在設定電流上。

以上五點也是直流調速器的應用特點。

應用范圍

數控機床、造紙印刷、紡織印染、光纜線纜設備、

直流調速器（圖二）

包裝機械、電工機械、食品加工機械、橡膠機械、生物設備、印制電路板設備、實驗設備、焊接切割、輕工機械、物流輸送設備、機車車輛、醫療設備、通訊設備、雷達設備、衛星地面接收系統等。

詞條標簽：

科技產品 ， 科學

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直流電機

 鎖定

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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。 [1]

中文名

直流電機

外文名

direct current machine

分    類

直流電動機、直流發電機

領    域

工業等

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。

直流電機（圖1）

鐵心一般用0.5mm～1.5mm厚的硅鋼板沖片疊壓鉚緊而成，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，極靴寬于極身，既可以調整氣隙中磁場的分布，又便于固定勵磁繞組。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，并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，借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、刷桿和刷桿座等組成。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，刷握固定在刷桿上，刷桿裝在圓環形的刷桿座上，相互之間必須絕緣。刷桿座裝在端蓋或軸承內蓋上，圓周位置可以調整，調好以后加以固定。

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。

直流電機（圖2）

一般電樞鐵心采用由0.5mm厚的硅鋼片沖制而成的沖片疊壓而成，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，線圈采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扎。

（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，

直流電機（圖3）

使電磁轉矩的方向恒定不變；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，換向片之間用云母片絕緣。

（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。

主要分類

直流發電機

直流發電機是把機械能轉化為直流電能的機器。它主要作為直流電動機、電解、

直流電機（圖6）

電鍍、電冶煉、充電及交流發電機的勵磁電源等所需的直流電機。雖然在需要直流電的地方，也用電力整流元件，把交流電轉換成直流電，但從某些工作性能方面來看，交流整流電源還不能完全取代直流發電機。

直流電動機

將直流電能轉換為機械能的轉動裝置。電動機定子提供磁場，直流電源向轉子的繞組提供電流，換向器使轉子電流與磁場產生的轉矩保持方向不變。根據是否是否配置有常用的電刷-換向器可以將直流電動機分為兩類，包括有刷直流電動機和無刷直流電動機。

無刷直流電機是近幾年來隨著微處理器技術的發展和高開關頻率、

直流電機（圖7）

低功耗新型電力電子器件的應用，以及控制方法的優化和低成本、高磁能級的永磁材料的出現而發展起來的一種新型直流電動機。

無刷直流電機既保持了傳統直流電機良好的調速性能又具有無滑動接觸和換向火花、可靠性高、使用壽命長及噪聲低等優點，因而在航空航天、數控機床、機器人、電動汽車、計算機外圍設備和家用電器等方面都獲得了廣泛應用。

按照供電方式的不同，無刷直流電機又可以分為兩類：方波無刷直流電動機，其反電勢波形和供電電流波形都是矩形波，又稱為矩形波永磁同步電動機；正弦波無刷直流電動機，其反電勢波形和供電電流波形均為正弦波。

勵磁方式

勵磁方式是指旋轉電機中產生磁場的方式，直流電機的勵磁方式分為四種：

他勵直流電機

勵磁繞組與電樞繞組無聯接關系，而由其他直流電源對勵磁繞組供電的直流電機稱為他勵直流電機，永磁直流電機也可看作他勵或自激直流電機，一般直接稱作勵磁方式為永磁。

并勵直流電機

并勵直流電機的勵磁繞組與電樞繞組相并聯，作為并勵發電機來說，是電機本身發出來的端電壓為勵磁繞組供電；作為并勵電動機來說，勵磁繞組與電樞共用同一電源，從性能上講與他勵直流電動機相同。

串勵直流電機

串勵直流電機的勵磁繞組與電樞繞組串聯后，再接于直流電源。這種直流電機的勵磁電流就是電樞電流。

復勵直流電機

復勵直流電機有并勵和串勵兩個勵磁繞組。若串勵繞組產生的磁通勢與并勵繞組產生的磁通勢方向相同稱為積復勵。若兩個磁通勢方向相反，則稱為差復勵。

不同勵磁方式的直流電機有著不同的特性。一般情況直流電動機的主要勵磁方式是并勵式、串勵式和復勵式,直流發電機的主要勵磁方式是他勵式、并勵式和復勵式。 [2] 

型號命名

國產電機型號一般采用大寫的英文的漢語拼音字母的阿拉伯數字表示，

直流電機（圖4）

其格式為：*部分用大寫的拼音字母表示產品代號，第二部分用阿拉伯數字表示設計序號，第三部分用阿拉伯數字表示機座代號，第四部分用阿拉伯數字表示電樞鐵心長度代號。

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工作原理

直流電機里邊固定有環狀永磁體，電流通過轉子上的線圈產生安培力，當轉子上的線圈與磁場平行時，再繼續轉受到的磁場方向將改變，因此此時轉子末端的電刷跟轉換片交替接觸，從而線圈上的電流方向也改變，產生的洛倫茲力方向不變，所以電機能保持一個方向轉動。

直流發電機的工作原理就是把電樞線圈中感應的交變電動勢，

直流電機（圖5）

靠換向器配合電刷的換向作用，使之從電刷端引出時變為直流電動勢的原理。

感應電動勢的方向按右手定則確定（磁感線指向手心，大拇指指向導體運動方向，其他四指的指向就是導體中感應電動勢的方向）。

導體受力的方向用左手定則確定。這一對電磁力形成了作用于電樞一個力矩，這個力矩在旋轉電機里稱為電磁轉矩，轉矩的方向是逆時針方向，企圖使電樞逆時針方向轉動。如果此電磁轉矩能夠克服電樞上的阻轉矩（例如由摩擦引起的阻轉矩以及其它負載轉矩），電樞就能按逆時針方向旋轉起來。

控制原理

直流無刷電機的控制原理，要讓電機轉動起來，首先控制部就必須根據hall-sensor感應到的電機轉子所在位置，然后依照定子繞線決定開啟(或關閉)換流器(inverter)中功率晶體管的順序，inverter中之AH、BH、CH(這些稱為上臂功率晶體管)及AL、BL、CL(這些稱為下臂功率晶體管)，使電流依序流經電機線圈產生順向(或逆向)旋轉磁場，并與轉子的磁鐵相互作用，如此就能使電機順時/逆時轉動。當電機轉子轉動到hall-sensor感應出另一組信號的位置時，控制部又再開啟下一組功率晶體管，如此循環電機就可以依同一方向繼續轉動直到控制部決定要電機轉子停止則關閉功率晶體管(或只開下臂功率晶體管)；要電機轉子反向則功率晶體管開啟順序相反。
  基本上功率晶體管的開法可舉例如下：AH、BL一組→AH、CL一組→BH、CL一組→BH、AL一組→CH、AL一組→CH、BL一組，但絕不能開成AH、AL或BH、BL或CH、CL。此外因為電子零件總有開關的響應時間，所以功率晶體管在關與開的交錯時間要將零件的響應時間考慮進去，否則當上臂(或下臂)尚未完全關閉，下臂(或上臂)就已開啟，結果就造成上、下臂短路而使功率晶體管燒毀。
  當電機轉動起來，控制部會再根據驅動器設定的速度及加/減速率所組成的命令(Command)與hall-sensor信號變化的速度加以比對(或由軟件運算)再來決定由下一組(AH、BL或AH、CL或BH、CL或……)開關導通，以及導通時間長短。速度不夠則開長，速度過頭則減短，此部份工作就由PWM來完成。PWM是決定電機轉速快或慢的方式，如何產生這樣的PWM才是要達到較精準速度控制的核心。
  高轉速的速度控制必須考慮到系統的CLOCK 分辨率是否足以掌握處理軟件指令的時間，另外對于hall-sensor信號變化的資料存取方式也影響到處理器效能與判定正確性、 實時性。至于低轉速的速度控制尤其是低速起動則因為回傳的hall-sensor信號變化變得更慢，怎樣擷取信號方式、處理時機以及根據電機特性適當配置控制參數值就顯得非常重要�；蛘咚俣然貍鞲淖円詄ncoder變化為參考，使信號分辨率增加以期得到更佳的控制。電機能夠運轉順暢而且響應良好，P.I.D.控制的恰當與否也無法忽視。之前提到直流無刷電機是閉回路控制，因此回授信號就等于是告訴控制部電機轉速距離目標速度還差多少，這就是誤差(Error)。知道了誤差自然就要補償，方式有傳統的工程控制如P.I.D.控制。但控制的狀態及環境其實是復雜多變的，若要控制的堅固耐用則要考慮的因素恐怕不是傳統的工程控制能完全掌握，所以模糊控制、專家系統及神經網絡也將被納入成為智能型P.I.D.控制的重要理論。

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