直流電機(jī)的大多數(shù)結(jié)構(gòu)形式都是基于磁力的使用方式設(shè)計(jì)的，它們包含許多內(nèi)部機(jī)構(gòu)，一部分是是電子的，另一部分是機(jī)電的。傳統(tǒng)直流電機(jī)的一個(gè)特點(diǎn)是換向器，其功能是交替電流的方向。無(wú)刷直流電機(jī)代表了傳統(tǒng)直流電動(dòng)機(jī)的一種改進(jìn)形式，它的功率更大，沒(méi)有滑動(dòng)觸點(diǎn)，使用壽命更長(zhǎng)，更適合于許多應(yīng)用領(lǐng)域。 越來(lái)越多的使用交流或交流電機(jī)，這是另一類電機(jī)的成員和巨大的競(jìng)爭(zhēng)，直流電機(jī)仍然是非常重要，由于它們的特殊性，特別是速度和扭矩可以在很寬的范圍內(nèi)精確控制，因此，它們廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。 傳統(tǒng)直流電機(jī)的設(shè)計(jì)是基于簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)和相對(duì)較少的元件，主要支撐元件是定子和轉(zhuǎn)子，定子是一個(gè)不可移動(dòng)的固定部件，由電磁鐵或永磁體組成（通常是小部件）。轉(zhuǎn)子，安裝在定子內(nèi)部，這是一個(gè)旋轉(zhuǎn)部件。傳統(tǒng)的直流電機(jī)也是基于電磁鐵原理，定子和轉(zhuǎn)子組成的直流電機(jī)被稱為內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)，相反的結(jié)構(gòu)被稱為外轉(zhuǎn)子電機(jī)。轉(zhuǎn)子的繞組通過(guò)換向器連接，它是一個(gè)極性變換器，以電刷的形式連接由導(dǎo)電材料制成的滑動(dòng)觸點(diǎn)。電刷常用材料包括石墨和富含銅和銀金屬的混合體。 在運(yùn)行中，電刷觸點(diǎn)對(duì)直流電機(jī)的功能具有決定性的重要性，這是因?yàn)楫?dāng)直流電流過(guò)轉(zhuǎn)子的繞組或轉(zhuǎn)子本身時(shí)，它就會(huì)電磁化，并根據(jù)定子的特性產(chǎn)生磁力，由于同極相斥，相反極相吸引，這就產(chǎn)生了轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，在原則上很快就會(huì)消失。因此，為了保持連續(xù)旋轉(zhuǎn)，電流的方向必須周期性的反轉(zhuǎn)，直流電機(jī)的換向器由電刷組成，是負(fù)責(zé)極性規(guī)則反轉(zhuǎn)的部件。 此外，電刷式直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)根據(jù)定子繞組和定子繞組的連接方式而變化，在串繞電機(jī)中，磁場(chǎng)繞組和轉(zhuǎn)子繞組是串聯(lián)的，一個(gè)接一個(gè)地連接在一起，這就為交流反饋奠定了基礎(chǔ)。對(duì)應(yīng)的是并聯(lián)或并聯(lián)電機(jī)，其中兩個(gè)線圈并聯(lián)連接，復(fù)合電機(jī)是串并聯(lián)設(shè)計(jì)的組合，根據(jù)其尺寸，該類型支持多種操作行為，并顯示兩種類型的結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。 與無(wú)刷直流電機(jī)相競(jìng)爭(zhēng)的設(shè)計(jì)是無(wú)刷直流電機(jī)或簡(jiǎn)稱無(wú)刷直流電機(jī)，顧名思義，這種設(shè)計(jì)在一個(gè)重要方面不同于經(jīng)典的結(jié)構(gòu)-它不包含機(jī)械滑動(dòng)接觸或電刷。機(jī)械換向器的作用由一個(gè)電子電源電路接管，該電路在傳感器的幫助下跟蹤轉(zhuǎn)子的位置，表現(xiàn)為電子換向器的一種形式。例如，通過(guò)集成控制算法，在許多應(yīng)用中可以在沒(méi)有傳感器的情況下執(zhí)行換向器功能。 因此，無(wú)刷直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)可以與無(wú)阻尼同步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)相比較，但具有更靈活的控制可能性；此外，由于加入了逆變電路，無(wú)刷直流電機(jī)可以用直流電供電。無(wú)刷直流電機(jī)，或者更確切地說(shuō)是集成定子的磁線圈，通常是三相結(jié)構(gòu)。由于這兩種結(jié)構(gòu)的性能特點(diǎn)有著根本的不同，因此必須對(duì)采用電刷還是無(wú)刷直流電機(jī)作出基本的選擇。 考慮電刷和無(wú)刷換向器系統(tǒng)的影響和它們之間的區(qū)別，特別是直流電機(jī)的使用壽命，由于滑動(dòng)觸點(diǎn)或電刷是機(jī)械操作的物理部件，因此它們經(jīng)常磨損，因此，它們的使用壽命是有限的，高轉(zhuǎn)速也會(huì)對(duì)電刷的使用壽命產(chǎn)生重大影響。另一方面，無(wú)刷直流電機(jī)的使用壽命僅受其內(nèi)部集成的滾珠軸承的限制，在相對(duì)可靠的程度上進(jìn)行運(yùn)行。由于沒(méi)有機(jī)械摩擦，換向器上不會(huì)形成火花，從而防止電刷起火的危險(xiǎn)。電刷還具有在特定環(huán)境條件下限制使用的效果。例如，在高真空應(yīng)用中，只能考慮無(wú)刷直流電機(jī)。 與電刷電機(jī)相比，無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)在性能上有許多優(yōu)點(diǎn)，它們可能根據(jù)應(yīng)用而變化，并以不同的方式表現(xiàn)出來(lái)，但作為一個(gè)規(guī)則，它們包括更高的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、最大精度的控制器，而且更能抵抗負(fù)載波動(dòng)和更高的轉(zhuǎn)速。電刷結(jié)構(gòu)提供了幾個(gè)操作優(yōu)勢(shì)-設(shè)置轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)，所有需要的是提供一個(gè)電壓到兩個(gè)接觸。能如此容易地投入運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)種類不多。相比之下，無(wú)刷直流電機(jī)不需要電子換向器系統(tǒng)，其啟動(dòng)操作要復(fù)雜得多。還必須考慮到價(jià)格因素，因?yàn)樯鲜鲭娮幽K以及經(jīng)常納入無(wú)刷直流電機(jī)的傳感系統(tǒng)往往成本更高。 由于無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的諸多性能優(yōu)勢(shì)，其應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，在眾多的工業(yè)領(lǐng)域中，無(wú)刷電機(jī)已經(jīng)取代了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)，出現(xiàn)了許多新興行業(yè)和子領(lǐng)域。特別是，它們的轉(zhuǎn)速和扭矩相對(duì)簡(jiǎn)單，加上它們的精確調(diào)節(jié)和高動(dòng)態(tài)性，具有集成永磁的直流電機(jī)在需要非常精確的控制和低轉(zhuǎn)矩的應(yīng)用中被發(fā)現(xiàn)，例如在機(jī)器人和無(wú)人機(jī)領(lǐng)域，無(wú)刷直流電機(jī)在模型飛機(jī)和無(wú)人機(jī)用戶中非常受歡迎，主要方面原因是性能和重量之間的關(guān)系以及較大的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)范圍，緊湊型無(wú)刷直流電機(jī)已經(jīng)使更輕的無(wú)人機(jī)模型成為可能。   （責(zé)任編輯：fqj）