在實踐中，大多數(shù)直流電機都不僅僅是兩個簡單版本電樞極的組合。除了其他好處外，更多的極點可使電機從任何旋轉(zhuǎn)角度更可靠地啟動（簡單版本有兩個小的死區(qū)）。而且，這樣的電機不允許瞬態(tài)短路電流通過，有些系統(tǒng)每轉(zhuǎn)允許有兩次短暫的短路電流通過，但是很多系統(tǒng)都不能做到這一點。

定子的勵磁線圈有多種配置，如圖4所示。最常見的配置是串聯(lián)繞組，分流繞組和復合繞組（串聯(lián)和分流的組合）。在串聯(lián)繞組式電動機中，勵磁線圈與電樞線圈（通過電刷）串聯(lián); 在分流繞組式電動機中，勵磁線圈與電樞線圈并聯(lián)（“分流”是用于“并聯(lián)”的另一種表述方式）。

圖4

圖4 :(從左到右）在串聯(lián)繞組結構中，勵磁線圈S1-S2與電樞線圈A1-A2串聯(lián); 對于分流繞組，勵磁線圈F1-F2與電樞線圈A1-A2并聯(lián); 對于復合方式，勵磁線圈S1-S2串聯(lián)，F(xiàn)1-F2與電樞線圈A1-A2并聯(lián)。圖片來源：http://www.industrial-electronics.com

每種布線方式都提供了不同的控制、速度性能以及扭矩，啟動和運行轉(zhuǎn)矩以及處理負載變化的能力。一些先進的設計對定子的勵磁繞組和轉(zhuǎn)子的電樞繞組使用獨立的勵磁控制，以獲得更大的靈活性和更嚴格的控制。

有刷電機進入21世紀

盡管BLDC電機有許多優(yōu)點，但有刷電機仍然可用，并且其性能正在逐漸提高。雖然電機的設計方式在許多方面相對不變，但仍有兩個重要的發(fā)展：其一是永磁體得到了廣泛使用，另一個是IC和電子開關被用于線圈驅(qū)動和功能反饋。

如圖5所示，Digilent 的290-008是6V BDC電機的一個例子。它包括一個1:53減速齒輪箱，用于提高扭矩，額定值為0.7 kgf-cm（最大值）。盡管電源連接只需要兩根導線，但電機/變速箱還帶有一個六引腳連接器。其他四個導線用于連接集成霍爾效應傳感器對，該傳感器對用于表示轉(zhuǎn)數(shù)和方向，使用標準的A-B正交方法。

圖5

圖5：Digilent的290-008型6 V直流電機是基本有刷電機的一個很好的例子。它不但需要為電源分配導線，還包括一對霍爾效應器件和四個額外的電線，用于感應反饋控制所需的旋轉(zhuǎn)和方向。圖片來源：Digilent

該電機在6V電壓下自主運行時的空載電流為220mA，速度為150RPM; 125RPM情況下的滿載額定電流為480mA，失速電流為1.8A，轉(zhuǎn)矩為4.1kgf-cm。這個小型電機及齒輪箱（長度54mm，直徑22mm，加上連接器）的線圈電阻僅為3.3Ω。圖6的曲線圖顯示了在6V電源供電情況下五個關鍵參數(shù)之間的相互影響：

1）轉(zhuǎn)矩，2）轉(zhuǎn)速，3）電流，4）輸出功率，5）效率。

圖6

圖6：該圖顯示了Digilent 的290-008電機的主要操作參數(shù)，以及它們在整個操作范圍內(nèi)的變化情況。圖片來源：Digilent

盡管無刷電機可以直接通過直流電源運行，但使用“合適的”驅(qū)動器件不僅能提供必要的驅(qū)動電流，而且還能提供幾乎每個電機子系統(tǒng)所需的各種保護功能。德州儀器（TI）DRV8412雙路全橋PWM電機驅(qū)動器是DRV8x系列集成電機驅(qū)動器中的一員，可處理兩個獨立的無刷電機（以及步進電機）。它具有很高的驅(qū)動效率（高達97％），可以最大限度地減少散熱和相關問題，如圖7所示，它可以為電機提供2×7A（連續(xù)）或2×12A（峰值）的驅(qū)動電流。

圖7

圖7：德州儀器（TI）的DRV8412雙電機驅(qū)動器不僅能處理兩個獨立的有刷電機，還能為各種故障，過熱和過流情況提供保護。 圖片來源：德州儀器

微型芯片（僅14.00mm×6.10mm）具有保護系統(tǒng)，能夠保護設備以免受到各種故障的損害。這些包括短路保護，過電流保護，欠壓保護和兩級熱保護。此外，它還有一個限流電路，可以防止在負載瞬變過程中設備因“錯誤”而關斷，比如電機啟動過程（相當于使用慢速熔斷器而不是快速熔斷器）?？?a target="_blank">編程過電流探測器可以調(diào)節(jié)電流限制和保護水平，以滿足不同的電機要求。

該系列產(chǎn)品的每個半橋都有獨立的電源和接地引腳，這樣就可以通過外部分流電阻對電流進行測量，并且支持由不同電源電壓供電的多個電機同時使用。當兩個電機因尺寸不同而需要不同的電源電壓時，這樣的設計是非常有用的，例如廣告顯示屏需要小型電機揮動引人注目的標志，同時需要更大的電機來旋轉(zhuǎn)整個顯示器。

總結：

毫無疑問，由于許多可靠的技術原因，直流供電的有刷電機在很大程度上已經(jīng)被電子控制的無刷電機取代。盡管如此，在要求不高，對成本敏感的應用或者要求有限的情況下，有刷電機仍然是一個有效的方案。通過將有刷電機與基本電機驅(qū)動器IC相結合，有刷電機和最終產(chǎn)品就可以實現(xiàn)許多額外的操作并且擁有更好的保護措施。顯然，在沒有查看BDC電機的設計目標和屬性的情況下就認為無刷電機是正確的選擇，這樣的想法是目光短淺的表現(xiàn)。