一、简介

直流有刷电机是一种内含电刷装置能将直流电转换为机械能的电机，在允许的供电范围内，供电即可工作，通过调整电压即可控制转速。

二、组成

定子

• 产生固定磁场的装置。

转子

• 由一个或者多个绕组构成，通电后在磁场中运动。

电刷

• 将外部电流输入到转子中。

换向器

• 改变绕组中电流的流向。

三、特点

• 控制简单，成本低廉
• 结构复杂，电刷和换向器之间有摩擦，换向时产生的火花会带有电磁干扰，故障多，维修量大，噪声大，寿命短。

四、电机参数

4.1 额定电压

电机正常工作的电压

4.2 额定电流

电机带负载情况下的负载电流

4.3 额定转速

电机带负载情况下的转速，单位转/分钟（RPM），如果电机没有带负载，此时的转速称之为空载转速。

4.4 额定扭矩

电机在额定电流下输出的力，单位为 kg.cm

4.5 减速比

电机原始转速和经过减速机之后的速度都比值，表示为N：1

五、工作原理

5.1 左手定则

伸开左手，使拇指与其余四指垂直且在一个平面内，让磁感线从手心流入，四指指向电流方向，大拇指指向的就是安培力方向（即导体受力方向）。

5.2 工作原理

• 当直流电源通过电刷和换向器为转子上的线圈供电时，线圈产生磁场，该磁场与定子产生的固定磁场相互作用，根据左手定则 ab受力方向向左，cd受力方向向右，此时转子逆时针运动。
• 当运动至换向器间隙时，此时电刷不再向电换向器供电，转子不再受磁场力的作用，但是会由于惯性继续向逆时针方向运动。
• 直到电刷重新向换向器供电，此时流经ab与cd的电流方向发生改变，但是转矩方向不变，从而实现电机的连续转动。

六、测速原理

6.1 磁电式编码器

磁电编码器由磁盘和霍尔传感器组成，使用霍尔元件检测磁场的变化，将磁场的变化转换为脉冲信号的变化，单片机可以通过单位时间内脉冲的个数计算出电机的转速。

6.2 光电式编码器

• 光电编码器包含一个光源和一个光电传感器，以及一个编码盘（也称为光栅盘）。光源发出光线照射到编码盘上，编码盘上刻有光栅线或编码孔，这些图案会随着编码盘的旋转而改变光线的透射或反射情况。
• 当编码盘旋转时，光栅线或编码孔会导致光电传感器接收到不同的光信号强度或模式。光电传感器根据接收到的光信号变化，将其转换为相应的电信号。这些电信号通常是脉冲信号，其频率和相位与编码盘的旋转速度和方向直接相关。
• 通过测量这些电信号的频率和脉冲数，可以计算出编码盘的旋转速度。通常，每秒输出的脉冲数（即脉冲频率）与编码盘的旋转速度成正比。此外，为了判断旋转方向，编码盘通常设计有两个相位差相差90度的光码输出，根据双通道光码的状态变化可以确定电机的转向。