一、什么是直流電機?

直流電機是一種重要的電機類型，它能夠實現直流電能和機械能之間的互相轉換。具體來說，當直流電機作為電動機運行時，它可以將直流電能轉換為機械能，驅動各種設備或機械運動;而當它作為發電機運行時，則可以將機械能轉換為直流電能，為設備提供電力。

直流電機的結構主要由定子和轉子兩大部分組成。定子部分包括主磁極、換向極、端蓋和電刷裝置等，主要作用是產生磁場;而轉子部分則包括電樞鐵心、電樞繞組、換向器和風扇等，是直流電機進行能量轉換的樞紐。

直流電機在許多領域都有廣泛的應用，其特點包括轉矩大、轉速穩定、易于控制等。以下是一些主要的應用領域：

工業生產：直流電機在工業生產中發揮著重要作用，例如機床、風機、泵、印刷設備、冶金設備、化工設備、食品加工設備、紡織機械等設備中常采用直流電機作為動力源。

交通運輸：在交通運輸領域，直流電機也有廣泛應用，如電動車、電動汽車、電動自行車等交通工具都采用了直流電機作為動力源。此外，在鐵路、地鐵、電車等運輸工具中，直流電機也被用于控制車速、啟動和制動。

醫療設備：直流電機在醫療設備領域也有廣泛應用，如手術室、病房、診斷設備等。由于其轉速可調、運行穩定、噪音低等特點，直流電機能夠滿足醫療設備對電機驅動的高要求。

家用電器：直流電機在家用電器領域也有廣泛的應用，如洗衣機、冰箱、風扇、家庭電視、空調、吸塵器等。直流電機的高效率、低噪音和長壽命等優點使得其成為家用電器領域的理想選擇。

總的來說，直流電機以其獨特的性能和廣泛的應用領域，在現代工業生產和日常生活中發揮著不可或缺的作用。

二、直流電機的勵磁方式

直流電動機按勵磁方式分類，有他勵和自勵兩種。他勵指勵磁與電樞回路在電氣上相獨立，自勵則兩者有直接的電氣聯系。自勵多應用于小功率電機，而他勵方式則多應用于中、大功率電機。自勵的勵磁方式又包括：并勵、串勵、復勵等，其中復勵又有積復勵和差復勵之分。直流電機的勵磁方式如下圖所示：

上圖中，Ia為電樞電流，Ea為電樞反電勢;Ff為他勵和并勵方式下勵磁電流;Fs為串勵各復勵方式下的串勵電流。

圖(a)為他勵方式，勵磁繞組與電樞繞組無聯接關系，用外加電流進行勵磁。其它為自勵方式，與電樞繞組共用電源勵磁。其中(b1)為并勵方式，勵磁繞組與電樞繞組共用同一直流電源，并且勵磁繞組與電樞繞組呈并聯關系。在性能上講，他勵與并勵電機性能接近，具有較硬的機械特性，轉速隨負載變化小，磁通為一常值，轉矩隨電樞電流成正比變化。但起動轉矩小于串勵電機，適用于轉速要求穩定，而對起動轉矩無特別要求的負載。

圖(b2)為串勵方式。勵磁線圈與電樞線圈相串聯并共用電源，勵磁電流即為電樞電流。串勵直流電機具有軟的機械特性，轉速隨負載的輕重變化較大，轉矩近乎與電樞電流的平方成正比。起動轉矩較他勵、并勵直流電機大，適用于要求起動轉矩特別大，而對轉速的穩定無要求的負載。

圖(b3a)、(b3b)為復勵方式，復勵直流電機有復勵和串勵兩個勵磁繞組，一為與電樞并聯的并勵繞組，一為與電樞串聯的串勵繞組。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。若相反，稱為差復勵。復勵直流電機具有并勵和串勵電機的“折中或復合”特點，其特性介于并勵和復勵電機之間。

三、直流電機電路原理圖

1、直流電機速度控制電路原理圖

使用定時器 IC 555和 MOSFET IRF 540 的簡單電路用于直流電機速度控制，一些直流電機的RPM(每分鐘轉數)不適合控制直流電機速度的項目，可以使用這個簡單電路。

如果您使用微控制器，則意味著您可以通過微控制器 GPIO 引腳偏置該定時器 IC，然后您可以通過改變 VR1 電阻來控制電機速度。

直流偏壓12伏直接饋入直流電機并經R1電阻限制后施加到定時器IC 555，控制電壓引腳5不與任何元件連接，定時元件VR1、C2連接在引腳7和閾值之間，觸發引腳，輸出從引腳 3 取出并與 MOSFET 的柵極端子連接。二極管 D1 保護電機免受反電動勢影響。

當我們給這個電路供電時，定時器IC根據VR1和c2元件在引腳3產生定時脈沖，該定時脈沖控制MOSFET，從而控制通過MOSFET連接的電機，IC 555輸出的脈沖控制直流電機速度，通過改變脈沖持續時間我們可以控制直流電機的速度。

2、H橋驅動直流電機電路原理圖

H橋是驅動直流電機比較常用的一種的電路，由于它的電路形狀看上去類似字母H,故得名叫“H橋”。它是由4個三級管或4個MOS管組成垂直的4條腿，而直流電機就是“H”中間的一橫;可以看到下圖，就是一個H橋驅動直流電機電路。

我們現在來分析下，上圖的H橋驅動直流電機的工作原理：

首先如果想電機正轉，對角：Q24，PNP三級管給低電平導通后，直流電機正極供電，Q25，NPN三級管給高電平導通，直流電機負極端接地，同時Q20，PNP三極管給高電平截止，Q19,NPN三極管給低電平截止，此時電機正轉。

如果想電機反轉，對角：Q20，PNP三級管給低電平導通后，直流電機負極供電，Q19，NPN三級管給高電平導通，直流電機正極端接地，同時Q24，PNP三極管給高電平截止，Q25,NPN三極管給低電平截止，此時電機反轉。

可以看到每個三級管集電極和發射極都并了二極管，此二極管作用是：吸收直流電機自感電動勢，保護開關三級管。

需要注意的是：4個三級管不能出現同時工作在導通狀態，否則電路會短路燒壞電路。也就是在切換電機正反轉時，要留有一定的死區時間。