直流电机的常见故障及其维护，直流电机定子和转子的检修

　　直流电机（direct current machine）是指能将直流电能转换成机械能（直流电动机）或将机械能转换成直流电能（直流发电机）的旋转电机。它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。当它作电动机运行时是直流电动机，将电能转换为机械能；作发电机运行时是直流发电机，将机械能转换为电能。

　　直流无刷电机的控制原理，要让电机转动起来，首先控制部就必须根据hall-sensor感应到的电机转子所在位置，然后依照定子绕线决定开启（或关闭）换流器（inverter）中功率晶体管的顺序，inverter中之AH、BH、CH（这些称为上臂功率晶体管）及AL、BL、CL（这些称为下臂功率晶体管），使电流依序流经电机线圈产生顺向（或逆向）旋转磁场，并与转子的磁铁相互作用，如此就能使电机顺时/逆时转动。当电机转子转动到hall-sensor感应出另一组信号的位置时，控制部又再开启下一组功率晶体管，如此循环电机就可以依同一方向继续转动直到控制部决定要电机转子停止则关闭功率晶体管（或只开下臂功率晶体管）；要电机转子反向则功率晶体管开启顺序相反。

　　基本上功率晶体管的开法可举例如下：AH、BL一组→AH、CL一组→BH、CL一组→BH、AL一组→CH、AL一组→CH、BL一组，但绝不能开成AH、AL或BH、BL或CH、CL。此外因为电子零件总有开关的响应时间，所以功率晶体管在关与开的交错时间要将零件的响应时间考虑进去，否则当上臂（或下臂）尚未完全关闭，下臂（或上臂）就已开启，结果就造成上、下臂短路而使功率晶体管烧毁。

　　当电机转动起来，控制部会再根据驱动器设定的速度及加/减速率所组成的命令（Command）与hall-sensor信号变化的速度加以比对（或由软件运算）再来决定由下一组（AH、BL或AH、CL或BH、CL或……）开关导通，以及导通时间长短。速度不够则开长，速度过头则减短，此部份工作就由PWM来完成。PWM是决定电机转速快或慢的方式，如何产生这样的PWM才是要达到较精准速度控制的核心。

　　高转速的速度控制必须考虑到系统的CLOCK 分辨率是否足以掌握处理软件指令的时间，另外对于hall-sensor信号变化的资料存取方式也影响到处理器效能与判定正确性、 实时性。至于低转速的速度控制尤其是低速起动则因为回传的hall-sensor信号变化变得更慢，怎样撷取信号方式、处理时机以及根据电机特性适当配置控制参数值就显得非常重要。或者速度回传改变以encoder变化为参考，使信号分辨率增加以期得到更佳的控制。电机能够运转顺畅而且响应良好，P.I.D.控制的恰当与否也无法忽视。之前提到直流无刷电机是闭回路控制，因此回授信号就等于是告诉控制部电机转速距离目标速度还差多少，这就是误差（Error）。知道了误差自然就要补偿，方式有传统的工程控制如P.I.D.控制。但控制的状态及环境其实是复杂多变的，若要控制的坚固耐用则要考虑的因素恐怕不是传统的工程控制能完全掌握，所以模糊控制、专家系统及神经网络也将被纳入成为智能型P.I.D.控制的重要理论。

　　直流电机的常见故障与维护

　　上图为直流电机的俯视图，关于直流电机做发电机使用的时候，有以下几点要注意：

　　（1）因为电枢导磁，故图中线圈内部（黑色）不存在电磁感应现象。磁场只存在于电枢外部和电枢铁芯中。

　　（2）电刷与正负极出线固定，换向器随转子做逆时针运动，如图。

　　（3）一般来说一个换向器对一个电刷，也有3个左右换向器对一个电刷。

　　结论：

　　（1）关于直流电机做发电机时候正负极的判断：蓝色铁芯导慈，故图中黑色部分不存在磁场，所以只在蓝色铁芯外做切割磁感线运动，故电动势只产生于蓝色铁芯外部。

　　然后图中逆时方向运动，电动势如图所示，以图中正极为例的话，电动势流向电刷，再由电刷流向外部电路，这和电源正极的特点一样，故为正极。同理可知右边部分为负极。

　　（2）输出电动势为关联各换向片的电动势和，此处关联是感应电动势方向与正负极关联。

　　（3）关于正负极为什么位于图中位置时，所得电动势最大，是因为如果不是图中的位置，会有正负电动势在同一极的关联方向相互抵消。

　　使用

　　1． 电机的起动准备

　　电机在安装后投入运行前或长期搁置而重新投入运行前，需做下列起动准备工作：

　　（1） 用压缩空气吹净附着于电机内部的灰尘，对于新电机应去掉风窗处的包装纸。检查轴承润滑油脂是否洁净、适量，润滑脂占轴承室的三分之二为宜。

　　（2） 用柔软、干燥而无绒毛的布块擦拭换向器表面，并检视其是否光洁，如有油污，则可蘸汽油少许拭净之。