直流電動機以其調速性能好、啟動轉矩大等優點，在相當長的一段時間內，在電機調速領域占據著很重要的位置。隨著電力電子技術的發展，特別是在大功率電力電子器件問世以后，直流電機拖動有逐步被交流電機拖動所取代的趨勢。但在中小功率場合，常采用永磁直流電動機，只需對電樞回路進行控制，相對比較簡單。
一、有刷直流電機
1.調速原理與調速特性
n=(Ua-RaIa)/Ce      式1
Ce=keΦ           式2


有兩種調速方式：
1） 改變電樞端電壓Ua
2） 改變每極磁通Φ
兩種調速方式特點：
1） 改變電樞電壓調速，由式1可知如果保持磁通不變，改變電動機的電樞電壓Ua，則理想空載轉速n0 隨電樞電壓而變化，而機械特性斜率保持不變，因而可得一簇平行線。由于提高電樞電壓受到繞組絕緣耐壓的限制，因此改變Ua應用在降壓的方向，也就是從電機的額定轉速向下調速。這種調速方式是目前直流調速系統采用的主要調速方案，對于永磁式直流電動機，這是****的調速方式。此種調速方式下輸出轉矩保持不變，一般應用于恒轉矩負載的調速。
2） 改變磁通調速，由式1、2可知，如果保持電樞電壓不變，減弱磁通Φ ，則理想空載轉速n0隨著磁通的減弱而增加，同時機械特性的斜率也增加。一般用在額定轉速以上調速，應用于恒功率負載。
  

      2.直流電動機的PWM調速原理
   為了獲得可調的直流電壓，利用電力電子器件的完全可控性，采用脈寬調制技術，直接將恒定的直流電壓調制成可變大小和極性的直流電壓作為電動機的電樞端電壓，實現系統的平滑調速，這種調速系統就稱為直流脈寬調速系統。
    脈寬調制的基本原理
     脈寬調制（Pulse Width Modulation），是利用電力電子開關器件的導通與關斷，將直流電壓變成連續的直流脈沖序列，并通過控制脈沖的寬度或周期達到變壓的目的。所采用的電力電子器件都為全控型器件，如電力晶體管（GTR）、功率MOSFET、IGBT等。
圖4為簡單的PWM變換器的原理圖和輸出波形。
  
                  圖3  單極式PWM變換器原理圖、輸出電壓電流波形
 
                  圖4 雙極式可逆PWM變換器原理圖

      通常PWM變換器是用定頻調寬來達到調壓的目的。
     PWM 變換器調壓與晶閘管相控調壓相比有許多優點，如需要的濾波裝置很小甚至只利用電樞電感已經足夠，不需要外加濾波裝置；電動機的損耗和發熱較小、動態響應快、開關頻率高、控制線路簡單等
     為達到更好的機械特性要求，一般直流電動機都是在閉環控制下運行。經常采用的閉環系統有轉速負反饋和電流截止負反饋。
     

二、無刷直流電動機（三相永磁無刷直流電動機、直流無刷變頻電機）
     無刷直流電動機和一般的永磁有刷直流電動機相比，在結構上有很多相似之處，用裝有永磁體的轉子取代有刷直流電機的定子磁極，用具有三相繞組的定子取代電樞，用逆變器和轉子位置檢測器組成的電子換向器取代有刷電機的機械換向器和電刷，就得到了三相永磁無刷直流電動機。和有刷電機相比，無刷電機由于革除了滑動接觸機構，因而消除了故障的主要根源。主要特點是轉速精度高，運行噪音小，電磁噪音低，電壓利用率高，故障率低。
     目前無刷直流電動機轉子材料一般為釹鐵硼永磁體。應用較多的是小功率電機，較大功率無刷電機因為造價高和制造工藝要求高，應用范圍還不是很廣。
    無刷電動機控制原理說明
    1.位置傳感器 
永磁無刷直流電動機（方波電動機）中，一般采用簡易型的位置檢測器，該器件不用檢測轉子的精確位置，其檢測精度要求60度（電角度）。其主要作用是為了滿足電動機換相的要求。
    位置傳感器的種類很多，有電磁式、光電式、磁敏式等。他們各具特點，然而由于磁敏式霍爾位置傳感器具有結構簡單、體積小、安裝靈活方便、易于機電一體化等優點，目前得到越來越廣泛的應用。近年來也出現了無位置傳感器的無刷電動機控制系統。
2.換相原理


 
                   圖5 永磁無刷直流電動機的電子換向器主回路
無刷直流電機共有六個換相狀態，每個狀態有兩個管子導通。下表為直流電動機換相狀態總結。
 
     表1  無刷直流電動機換相狀態
扇區 1號 6號 5號 4號 3號 2號
通電
相序 A C B
C B A C
ON開關管 1、2 1、6 5、6 5、4 3、4 3、2


因為無刷直流電動機需要根據電動機轉子的位置控制換相，轉速可以通過換相的速度計算獲得，從而構成速度負反饋控制系統。無刷直流電機的速度控制精度可在1％以上。



3.無刷直流電動機應用（可能用到功率管的地方，及功率管的規格）
在家用電器中的空調器、電冰箱、風扇、洗衣機、跑步機等應用無刷電動機已經十分普遍。（驅動器、電源部分。10A600V較多）
在航空、軍事設施應用領域里的雷達驅動、機載武器瞄準驅動、自行火炮火力控制驅動等等，基本上都采用無刷電動機控制。
在工業控制領域，機器人關節驅動和自動生產線、電子產品加工裝備上的各種中小功率的驅動等，也廣泛采用無刷電動機控制。
近幾年來，無刷電動機在電動自行車上的應用已經達到********的廣泛程度。目前這類無刷電動機主要是外轉子電動機。（驅動器，電池充電器。驅動器用小功率MOS管六個5A100V，充電器中開關電源用MOS管一個10A600V）
另外，在新的重要的建筑物內廣泛采用的自動感應門，這類門的驅動機基本上都是無刷直流電動機。

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